طراحی بلوک پیشانی ثبت کننده سیگنال فتوپلتیسموگرافی با پویایی وسیع و بهرهdBΩ۱۴۷ با قابلیت کنترل در گام های کوتاه و بلند

در این مقاله، طراحی بلوک  پیشانی یک گیرنده کم توان با بهره بالا، کم نویز و دارای محدوده پویایی(رنج دینامیکی) وسیع برای ثبت سیگنال های فتوپلتیسموگرافی ارایه شده ­است. گیرنده طراحی شده شامل یک سیستم اندازه­گیری جریان به همراه بلوک حذف مولفه جریان مستقیم(dc) ورودی می­باشد که در فناوری  CMOS ۱۸۰nm پیاده­سازی شده است. در ورودی گیرنده از تقویت کننده مبدل  امپدانسی (TIA) برای دریافت و  آشکارسازی جریان های ضعیف ورودی و تبدیل آن به ولتاژ استفاده شده­است. سطح نویز ورودی گیرنده­ی طراحی شده در محدوده فرکانسی ۵/۰-۱۰ هرتز برابر با pArms ۷/۳۹ و بهره آنdBΩ ۱۴۷ می­باشد. گیرنده شامل حلقه کنترل بهره در دو گام کوتاه(Fine) و بلند(Coarse)  و بلوک حذف مولفه جریان مستقیم ورودی می­باشد که توانایی حذف مولفه مزاحم جریان مستقیم ورودی تا جریان ۱۰۰میکرو­آمپر را امکان پذیر نموده و بدین  ترتیب محدوده  پویایی وسیع تری را برای گیرنده بصورت خودکار(اتوماتیک) فراهم می­نماید. محدوده  پویایی وسیع تر گیرنده و کم نویز بودن آن، دو خصوصیتی است که باعث شده ­است این گیرنده برای ثبت و اندازه­گیری جریان­های بسیار کوچک وکاربرد آن در حوزه حسگر­های زیستی گزینه­ی مناسبی باشد. بر اساس جانمایی در  فناوری  ۱۸۰nm، مساحت تراشه ۱۲۱/۰میلی­متر مربع  و توان مصرفی آن برابر با ۱۴/۴۰ میکرو­وات می­باشد. نتایج شبیه­سازی گیرنده طراحی شده پس از جانمایی (Post-Layout) نشان می­دهد که محدوده فرکانسی پایین آن کمتر از ۱میلی هرتز و محدوده فرکانسی بالای آن تا ۱۰۰ هرتز می رسد که انتخاب مناسبی برای کاربرد­های فرکانس پایین محسوب می شود.

کلیدواژه ها:

فتوپلتیسموگرافی ، گیرنده سیگنال PPG ، مبدل جریان به ولتاژ ، تقویت کننده مبدل امپدانسی ، کنترل اتوماتیک بهره ، حلقه حذف نور پس زمینه