عنوان پایان‌نامه
طراحی تقویت کننده کم نویز و کم توان برای اندازه گیری سیگنالهای فیبرهای عصبی در بدن انسان
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک-مدار وسیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 44753;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1723
- تاریخ دفاع
- ۲۲ اسفند ۱۳۸۸
- دانشجو
- پریسا وجدانی
- استاد راهنما
- محمود کمره ای, شاهین جعفرآبادی آشتیانی
- چکیده
- در این پایان نامه به تشریح و طراحی تقویت کننده سیگنال های عصبی در تکنولوژی 0.13?m استاندارد می پردازیم. با توجه به اینکه مدار به صورت مجتمع CMOS ساخته می شود و با توجه به مشخصات سیگنال های عصبی، نویز فلیکر یکی از چالش های طراحی می باشد. به همین علت یک تقویت کننده زوج دیفرانسیلی به صورت سیستماتیک طراحی می شود و حداقل نویز فلیکر بر حسب مساحت و جریان گرفته شده از منبع بدست می آید. همچنین نویز فلیکر در تقویت کننده زوج دیفرانسیلی با ورودی pmos و nmos در مساحت و جریان های مختلف مقایسه می شود و بر اساس ناحیه کاری ترانزیستورها مورد بررسی قرار می گیرد. در طراحی مدار برای داشتن فرکانس قطع پایین کم احتیاج به یک فیلتر بالا گذر داریم، در این پروژه برای رسیدن به این منظور از یک فیلتر پایین گذر استفاده می شود و با کم کردن سیگنال پس از عبور از فیلتراز سیگنال اصلی آن را به فیلتری بالا گذر تبدیل می کنیم. این روش خازن مدار را کاهش می دهد و در نتیجه مساحت به طور قابل ملاحظه ای کمتر می شود. در مدار آپ امپ از زوج دیفرانسیلی یک طبقه و دو طبقه در تکنولوژی استاندارد CMOS 0.13?m با ترانزیستور ورودی nmos استفاده می شود و نتایج شبیه سازی در دماهای مختلف و در تمام گوشه های پروسس و با 10% تغییرات منبع تغذیه به دست می آید. در نهایت حساسیت نسبت به پارامتر های مختلف ترانزیستور و جریان در تقویت کننده زوج دیفرانسیلی، مدار یک طبقه و دو طبقه به دست می آید و همچنین میزان خطای مدار در حالت های مختلف تغییر پارامترهای ترانزیستور و جریان بررسی می شود . تقویت کننده سیگنال های عصبی باید دارای محدوده فرکانسی Hz1/0 تا KHz10 ، حداقل گین dB39 و نویز ورودی کمتر از ?v5 باشد. با توجه به اینکه لازم است توان مصرفی و مساحت اشغالی حتی الامکان کم باشد. در تقویت کننده طراحی شده در این پروژه، محدوده فرکانس کار بین Hz08/0 تا KHz25، نویز ورودی ?v5/1 و گین برابر با dB41 است. جریان گرفته شده از منبع برابر با ?A6/4 می باشد. در بین کارهای انجام شده، مساحت تراشه به کمترین مقدار ممکن رسیده است. فاکتور نویز موثر این مدار برابر با 6/1 می باشد که از تقویت کننده های طراحی و گزارش شده در مراجع معتبر علمی در دسترس نگارنده کمتر می باشد.
- Abstract
- In this project, a low noise amplifier in 0.13?m CMOS technology for nervous signal is designed. Considering that the circuit is integrated and fabricated in CMOS technology, flicker noise is one of the design challenges. A fully differential amplifier is designed systematically and the minimum flicker noise is extracted as a parameter of area and total current. In addition, flicker noise of fully differential amplifier with PMOS and NMOS input in different currents and areas is compared. In design of the circuit, we need a high pass filter. To reach this goal, we use a low pass filter and by subtracting signal after passing the main signal, we change it to a high pass filter. This method decreases the total input capacitor, so the total area is decreased noticeably. AS the OTA, single-stage and two-stage fully-differential amplifiers in 0.???m CMOS standard technology are used. Simulation results in different corner cases and temperatures are exhibited. Finally, the sensitivity as a function of width, length, and current of the amplifiers is extracted and error analysis for different variation of width, length and current of transistor is investigated. Amplifier of nervous signal must have frequency range between 0.1Hz-10Khz, minimum gain of 39dB and total equivalent input noise less than 5?v. In this project, frequency range is between 0.08Hz-25Khz. Total equivalent input noise is 1.5?v and voltage gain is equal to 41dB and the total current is 4.6?A. In comparison to previous works, total area is decreased. Noise efficiency factor of this amplifier is 1.6 which is noticeably minimized compared to previous works.
