تقویت کننده الکتروکاردیوگرام با مساحت و توان مصرفی کم

یکی از پرکاربردترین تجهیزات پزشکی دستگاه الکتروکاردیوگرام است. اولین و مهمترین بلوک در دستگاه الکتروکاردیوگرام تقویت-کننده است. دلیل این امر آن است که دامنه و فرکانس سیگنال الکتروکاردیوگرام کم است و نویز، آفست و سیگنال مد مشترک که دامنه بزرگتر از سیگنال اصلی دارد، باید تا حد امکان حذف شود. دامنه سیگنال الکتروکاردیوگرام کمتر از mv4 و بازه فرکانسی آن حدودا hz200~1/0 است. برای حذف سیگنال مد مشترک توسط تقویت کننده باید توان بالایی مصرف شود، ولی اگر مدار درایو پای راست بکار برود، توان مصرفی برای دستیابی به cmrr بالا کاهش می یابد. در کاربردهای سیار الکتروکاردیوگرام باید توان مصرفی و مساحت بسیار کاهش یابد. ساختارهای مختلفی برای تقویت کننده الکتروکاردیوگرام وجود دارد، یکی از پرکاربردترین آنها تقویت کننده ابزار دقیق است. اگر دراین ساختار خازن جایگزین مقاومت بشود، مشخصات آن بهبود می یابد. اما مساحت اشغالی خازن ها برای رسیدن به فرکانس قطع پایین کمتر از یک هرتز بسیار زیاد می شود. در این پایان نامه برای رفع این مشکل خازن ماسفتی استفاده شد، ولی خازن های ماسفتی بسیار غیرخطی هستند و روش های مختلفی برای خطی کردن خازن های ماسفتی وجود دارد. در این پایان نامه از تکنیک موازی شده دو خازن ماسفتی استفاده شده و با استفاده از روش جدیدی در ولتاژهای کم از خازن ماسفتی در ناحیه وارونگی استفاده شده است. در ناحیه وارونگی خازن ماسفتی خطی است و بیشترین مقدار خازن از مساحت اشغالی بدست می آید. در روش پیشنهادی ابتدا با اعمال ولتاژ سورس-بالک مثبت نمودار به سمت ولتاژ صفر انتقال می-یابد و سپس با قرار دادن بافر در خروجی طبقه اول تقویت کننده، اختلاف ولتاژ دو سر خازن ماسفتی را افزایش داده می شود. در مرحله بعد تحلیلی بر روی اثر هر کدام از خازن ها در thd خروجی تقویت کننده انجام می شود. با توجه به نتایج تحلیل، ساختار هر کدام از خازن های ماسفتی به نحوی انتخاب شده است، که مینیمم مساحت و بهترین thd بدست آید. با استفاده از روابط بدست آمده، می توان اثر غیرخطی بودن خازن های ماسفتی را با یکدیگر خنثی کرد. این کار با انتخاب درست ساختار جبران سازی خازن ماسفتی و ابعاد ماسفت ها انجام می شود.