طراحی و ساخت پایانه تحریک-ثبت سیستم ارتباط عصبی خارج سلولی

در این پایان نامه یک پایانه تحریک و ثبت برای ارتباط عصبی خارج سلولی طراحی و ساخته شده-است. این سیستم متشکل از یک مبدل دیجیتال به آنالوگ، یک آینه جریان با محدوده جریان خروجی وسیع و یک تقویت کننده عصبی می باشد. با استفاده از تکنولوژی cmos-0.18µm از شرکت tsmc مدارهای این پروژه شبیه سازی شده اند. برای بلوک مبدل دیجیتال به آنالوگ دو طرح جدید پیشنهاد شده است. در طرح اول یک مبدل دیجیتال به آنالوگ جدید با خروجی جریانی و کد شبه دماسنجی به همراه مدارهای رمزگشای مربوطه طراحی شده است.این مدار در سیستم های تحریک عصبی به کار می رود.در این طرح تلاش شده توان مصرفی ایستا و اندازه ها ترانزیستورها و مدارهای کنترلی نسبت به طرح های رایج کاهش یابد. در طرح دوم یک مبدل با ترکیب روش چند مرحله ای و روش خازنی c2- cتعداد خازن های مدار ، سطح اشغالی و توان مصرفی کاهش یافته است. این طرح به دلیل سادگی، در مبدل آنالوگ به دیجیتال استفاده شده در ثبت سیگنال های عصبی که از نوع تقریب های متوالی بوده کاربرد دارد.مبدل شبیه سازی شده با رزولوشن 8 بیت بوده است.کمینه و بیشینه inl این مبدل بین -0. 367lsb تا 0. 426lsb+ بوده و کمینه و بیشینهdnl این مبدل بین 0. 192lsb- تا 0.695lsb+ می باشد. این مبدل 12 عدد خازن واحد با ظرفیت واحد 300ff داشته و 13 عدد سوئیچ در این طرح استفاده شده است. 5 مرحله برای تولید ولتاژ خروجی بایدسپری شود. آینه جریان طراحی شده در این پروژه در طبقه خروجی مدارهای تحریک استفاده می شود. توانایی تحویل جریان در محدوده صفر تا1ma را دارد. در این آینه جریان از مدار بایاس پویا استفاده شده-است.دو طرح برای آینه جریان فوق ارائه شده است. طرح اول با نام مدار تطبیق داده شده نامیده -شده است.مقاومت خروجی این طرح در جریان 500 µa بیشتر ازm? 170 می باشد. توان مصرفی مدار جدا از جریان ورودی و خروجی 187µw بوده و مقدار خطای جریان کپی شده در جریان خروجی کمتر از 0.04µa بوده وکمینه ولتاژ لازم آینه جریان جریان فوق برابر 0.24 vمی باشد. تعداد ترانزیستورهای استفاده شده در این طرح 19 عدد می باشد. طرح دوم با نام مدار بایاس کسکد نامیده-شده است.مقاومت خروجی این مدار در جریان 500µa بیشتر از 160m? می باشد. توان مصرفی مدار جدا از جریان ورودی و خروجی 87µw بوده و مقدار خطای جریان کپی شده درخروجی درجریان فوق کمتر از µa 0.04 بوده وکمینه ولتاژ لازم آینه جریان فوق برابر 0.24v می باشد. تعداد ترانزیستورهای استفاده شده در این طرح 22 عدد می باشد. برای ثبت سیگنال عصبی یک تقویت کننده دوطبقه با بهره بیشتر از 40db و پهنای باند 8.1khz طراحی شده، توان مصرفی این تقویت کننده 18.3µw بوده و نویز ارجاع داده شده به اولیه این تقویت کننده 8.8µw می باشد.این تقویت کننده از نوع میان گذر می باشد. یک نمونه آزمایشگاهی از مدارتحریک 8 کاناله با استفاده از قطعه های کم مصرف موجود در بازار طراحی و بر روی برد مدار چاپی پیاده سازی شده است. در این سیستم تحریک به استثناء طبقه خروجی تحریک که توسط ولتاژ تغذیه افزایش یافته 15v استفاده کرده، بقیه پایانه طراحی شده با ولتاژ تغذیه استاندارد 3.3 v کار می کند. در این سیستم یک مبدل افزاینده ولتاژ 15v را از ولتاژ 3.3v تولید می کند.