مبدل آنالوگ به دیجیتال غیرخطی برای ضبط موثر سیگنال های عصبی

در این پایان نامه یک روش موثر برای تبدیل آنالوگ به دیجیتال سیگنال عصبی در ریزسیستم های زیست پزشکی قابل کاشت در بدن ارائه شده است. به عنوان نخستین برتری روش پیشنهادی در قیاس با روش های معمول، نشان داده شده است که انتخاب تابع کوانتش غیرخطی مناسب نرخ داده خروجی حامل سیگنال عصبی را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد. دومین برتری عمده تبدیل سیگنال عصبی به دیجیتال با استفاده از یک مبدل آنالوگ به دیجیتال غیرخطی مناسب، بهبود نسبت سیگنال به نویز سیگنال عصبی است. در این پایان نامه دو مبدل a/d غیرخطی ارائه شده است. اولین مبدل یک مبدل نمایی 8 بیتی با اعمال تابع غیرخطی به صورت جداگانه (با استفاده از lut ) است که پتانسیل های فعالیت را با توان تفکیک 10 بیت به داده دیجیتال تبدیل می کند. این درحالی است که نویز پس زمینه که دامنه کوچکی دارد با توان تفکیک 3 بیت کوانتیده می گردد. به این ترتیب 20% صرفه جویی پهنای باند حاصل می شود. برطبق یافته های عملی از روی نمونه ی اولیه ، snr سیگنال عصبی از 5.11 قبل از کوانتش به 22 بعد از کوانتش افزایش می یابد. به منظور افزایش کارایی مبدل ارائه شده از جهت سطح سیلیکن مصرفی و مصرف توان، مبدل دومی با اعمال تابع غیرخطی به صورت ادغام شده در فرایند تبدیل با منحنی مشخصه تقریب تکه خطی از مشخصه عکس لگاریتمی یاد شده طراحی، شبیه سازی و جانمایی گردید. برای این مدار مقدار بیشینه ی dnl برابر با (0.17lsb+ و 0.24lsb-)، مقدار بیشینه ی inl معادل (1.15lsb+ و 0.42lsb-) و متوسط توان مصرفی 40?w از شبیه سازی مونت کارلو حاصل شد. سطح تراشه به همراه مدار مرجع ولتاژ برابر با 230?m×220?m و توان مصرفی حاصل از شبیه سازی پس از جانمایی برابر با 164.8?w است. همگی مدارها در یک فرایند cmos 0.18um با ولتاژ تغذیه 1.8 ولت طراحی و شبیه سازی شده اند.