BİYOMEDİKAL UYGULAMALARI İÇİN DÜŞÜK GÜÇLÜ/GERİLİMLİ AKIM MODLU ELIN SÜZGEÇ TASARIMLARININ GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

Abstract

Biyomedikal sinyallerin elde edilmesi, aktarılması ve işlenmesi biyomedikal sistemlerdeki temel görevlerdir. Bu sinyallerin işlenmesi için kullanılan devre, herhangi bir parazit sinyalinin tamamen reddedilmesinin yanı sıra hastanın tam güvenliğini garanti etmelidir. Sonuç olarak, sistemin performansını iyileştirmek için düşük gürültülü ön yükselticiler ve analog süzgeçler gibi yüksek performanslı yapı taşları gereklidir. Daha ucuz ve daha iyi sistemlerin uygulanmasını mümkün kılan katı hal elektroniğindeki gelişmelere rağmen, biyomedikal sistemlerde pil ömrünü artırmak için hem cihazın boyutunu hem de güç tüketimini azaltmak gibi çözülmesi gereken birçok sorun vardır. Biyomedikal sistemlerin uygulanması için çok düşük gerilim ve akım gürültüleri, düşük harmonik bozulma, küçük kalıp alanı ve minimum güç tüketimi gibi çeşitli tasarım hususlarının dikkate alınması gerekir. Sinh ortam süzgeçleri, karekök ortam süzgeçleri ve logaritmik ortam süzgeçleri ELIN süzgeçlerin alt sınıfını oluşturur. Bu süzgeçlerin tasarımında companding tekniği kullanıldığından besleme geriliminde, dinamik çalışma aralığında ve güç tüketiminde önemli üstünlüklere sahiptirler. Bu tez çalışmasında biyomedikal uygulamaları için düşük güçlü/gerilimli, akım modlu ELIN süzgeç tasarımları gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, biyomedikal uygulamaları için sinh ortamda düşük güçlü/gerilimli ikinci dereceden akım modlu Butterworth yüksek geçiren süzgeç tasarımı ve düşük güçlü/gerilimli beşinci dereceden akım modlu Eliptik alçak geçiren süzgeç tasarımı, pasif elemanların sinh ortam benzetimi sentez yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, biyomedikal uygulamaları için karekök ortamda düşük güçlü/gerilimli ikinci dereceden akım modlu alçak geçiren süzgeç tasarımı, durum uzayı sentez yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Son olarak, biyomedikal uygulamaları için logaritmik ortamda düşük güçlü/gerilimli ikinci dereceden akım modlu fark alıcı AB-sınıfı alçak geçiren süzgeç tasarımı durum uzayı sentez yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Süzgeçlerin performansını göstermek için OrCAD Capture CIS programında TSMC 0.25µm CMOS işlem parametreleri ve AT&T CBIC-R (NR200N-2X NPN) transistörü kullanılarak benzetimler gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan süzgeç devrelerinin sahip olduğu üstünlükler; sadece transistörler ve topraklanmış kondansatörlerden oluşma, akım modlu olma, düşük harmonik bozulma ile geniş dinamik aralık sağlama, düşük gerilim/güç uygulamaları için uygun olma ve kesim frekansının elektronik olarak ayarlanabilmesi olarak sıralanabilir.