طراحی یک سیستم بی سیم ثبت 32 کاناله سیگنال های عصبی مبتنی بر مبدل های آنالوگ به دیجیتال غیر خطی

یک معماری برای سامانه قابل کاشت چند کاناله بی سیم ثبت سیگنال های عصبی مغزی بر اساس مبدل غیرخطی آنالوگ به دیجیتال(nladc) ارائه شده است. در این سامانه، پتانسیل های عمل در سیگنال های عصبی به روش موثری ثبت و تبدیل می شوند، به طوریکه کاهش داده انتقالی و به تبع آن کاهش توان مصرفی را در پی خواهد داشت. همچنین نشان داده شده است خطای کوانتش در این نوع از کوانتیزاسیون با نویز پس زمینه سیگنال های عصبی تطابق قابل ملاحظه ای دارد. علاوه بر دو مبدل غیر خطی که با فرکانس 400 ksample/s نمونه برداری انجام می دهد، این سامانه شامل 32 تقویت کننده دو طبقه می باشد که وظیفه آماده سازی سیگنال های عصبی را عهده دارند. یک مالتی پلکسر زمانی 32 کاناله ، یک مدار دیجیتال کنترل کننده و یک رابط بدون سیم از دیگر بخش های این سامانه می باشند. اگرچه مبدل آنتی-لگاریتمی در این سامانه، سیگنال های آنالوگ آماده و مالتی پلکس شده را با تفکیک پذیری 6 بیت فیزیکی برای هر نمونه به صورت غیر خطی دیجیتال می کند، اما تفکیک پذیری واقعی این سامانه ثبت نزدیک به 8 بیت خطی برای هر نمونه می باشد. در نتیجه، سامانه دارای میزان کاهش داده ای در حدود 25 درصد می باشد. همچنین، استفاده از تقویت کننده با میزان توان مصرفی کم و کنترل زمان روشن و خاموش شدن آنها باعث می شود تا توان مصرفی به میزان قابل توجه ای کاهش یابد. سامانه طراحی شده در تکنولوژی cmos و 18/0 میکرومتر طراحی و شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، این مدار میزان 8/2 میلی وات(mw) در ولتاژ 8/1 ولت مصرف می کند. همچنین نرخ انتقال داده در این مدار برای 32 کانال (بعلاوه بسته ابتدایی) و 20 کیلو نمونه در هرثانیه برای هر کانال و تعداد 6 بیت (بعلاوه یک بیت توازن زوج) برای هر نمونه مقدار 4.62 mbits/s می باشد. به علاوه نتایج پیاده سازی نمونه آزمایشگاهی ارائه شده است.