Iranian Journal of Biomedical Engineering (IJBME)

طراحی و شبیه سازی تقویت کننده عملیاتی با نویز و آفست کم با استفاده از روش برشگر تثبیت شده برای ثبت سیگنال های حیاتی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

مشهد، بلوار جلال آل احمد، جلال آل احمد ۶۴، دانشگاه سجاد، دانشکده برق و مهندسی پزشکی، آزمایشگاه مدار مجتمع

چکیده
کاهش نویز و حذف آفست DC دو چالش اصلی در طراحی تقویت‌کننده‌های ثبت پتانسیل‌های حیاتی هستند. یکی از روش های متداول برای کاهش نویز فلیکر و آفست تقویت کننده عملیاتی استفاده از تکنیک برشگر تثبیت شده می باشد. خطای ناشی از تزریق بار سوئیچ‌ها، زمان نشست طولانی و ایجاد ریپل در خروجی از معایب اصلی استفاده از تکنیک برشگر هستند. در ساختار پیشنهادی از کوپلاژ خازنی به منظور از بین بردن ریپل خروجی ناشی از آفست تقویت کننده برشگر استفاده شده است. همچنین، برای جلوگیری از اشباع تقویت‌کننده برشگر، از فیدبک استفاده شده است. علاوه بر این، ساختار پیشنهادی قابلیت اعمال ورودی مود مشترک rail-to-rail را دارد. از مدار پیشنهادی می توان در کاربردهای با توان پایین از جمله تجهیزات پوشیدنی پزشکی استفاده نمود. پیاده سازی این تقویت کننده در تکنولوژی CMOS 180 nm و در ولتاژ تغذیه 1.8 V صورت گرفته است. بر اساس نتایج شبیه سازی، میزان توان مصرفی تقویت کننده 23 µW و مقدار چگالی ولتاژ نویز آن 44.5 nV/√Hz بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Design of a Low Noise and Low Offset Operational Amplifier Using Chopper Stabilization Technique for Biopotential Recording Applications

نویسندگان English

Vahid Zal
Hamidreza Rezaee-Dehsorkh
Nassim Ravanshad
Integrated Circuit Lab., Faculty of Electrical and Biomedical Engineering, Sadjad University, Mashhad, Iran
چکیده English

Noise reduction and DC offset cancellation are two of the main challenges in the design of biopotential recording amplifiers. One common method for reducing operational amplifier flicker noise and offset is to use the chopper - stabilized technique. Switch charge injection, long settling time, and ripple are the main drawbacks of using chopper amplifiers. The proposed circuit uses capacitive coupling to eliminate the ripple that the offset of the chopping amplifier induces. Also, a feedback circuit is used to prevent the saturation of the chopping amplifier, while a rail - to - rail input common - mode range is guaranteed. The proposed circuit is suitable for low - power applications such as wearable medical instruments. The proposed circuit is designed in a 180 nm CMOS technology with a 1.8 V supply voltage. Simulation results show a power consumption of 23 µW and a noise voltage spectral density of 44.5 nV/√Hz.

کلیدواژه‌ها English

Operational amplifier
Offset
Flicker noise
Chopper stabilized
Biomedical instrumentation amplifier
دوره 18، شماره 4
زمستان 1403
صفحه 329-342

  • تاریخ دریافت 01 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 30 فروردین 1404
  • تاریخ پذیرش 26 اردیبهشت 1404