Dissertação

{en_GB=BIOCAS: A Tunable Transconductance-Based Active Filter for Biomedical and Healthcare Applications} {} EVALUATED

{pt=Este trabalho consiste no desenvolvimento de um filtro passa-baixo ajustável baseado em transconductância. Este filtro será implementado num sistema de monitorização para aplicações biomédicas e de cuidados de saúde. Para este propósito, o filtro terá de ser eficiente energeticamente e funcionar a baixas potências, pois este filtro será uma componente de um sistema portátil duradouro e carregado por uma bateria. Os sinais aos quais é dada prioridade são: Electromiografia (20 - 2000 Hz); e Electroocolografia (DC - 20 Hz), para as correspondentes frequências. Deste modo, é necessário um filtro passa-baixo ajustável para capturar o sinal desejado e minimizar interferência. Sistemas de monitorização normalmente são compostos por um amplificador de baixo ruído, um filtro passa-baixo e um amplificador de ganho programável. Neste relatório, o estado-de-arte de filtros passa-baixo são apresentados, do mesmo modo conceitos importantes e métricas consideradas no dimensionamento de um filtro passa-baixo, e o circuito proposto é apresentado. Os circuitos serão dimensionados em tecnologia CMOS de 130 nm, a UMC de 130 nm, utilizando o software Cadence, futura optimização será feita utilizando a ferramenta AIDA, desenvolvida no Instituto de Telecomunicações. Os resultados esperados consistem num alcance de frequência entre 0.01 - 2000 Hz, uma distorção harmónica total menor que -60 dB com um alcance dinâmico superior a 60 dB, um ruído integrado inferior a 50 µVrms e um ganho superior a 60 dB aliviando as especificações do amplificador de baixo ruído antecedente, tudo com uma tensão fornecida inferior a 1.2 V e uma potência consumida inferior a 1 µW., en=This work consists in the development of a tunable transconductance-based active low-pass filter. The filter will have the final goal of being embedded in a system for biomedical and healthcare monitoring. For this purpose, the filter must be energy-efficient and low-power since this circuit will be a part of a long-lasting battery powered and portable system. The signals which priority is given to are: Electromyography (20 - 2000 Hz); and Electrooculography (DC - 10 Hz). Therefore, it is necessary to design a tunable low-pass filter to capture the desired signal and minimize interference. Common sensing systems are usually composed of a low-noise amplifier, a low-pass filter and a variable or programmable gain amplification stage. In this report, low-pass filters are presented and studied, alongside a section of important concepts and another with metrics considered in low-pass filter design, and the circuit proposal is presented in generic terms. The circuit will be designed in a CMOS 130 nm technology, the 130 nm UMC, using Cadence software and further optimization sizing will be carried out using the AIDA frame-work, developed at Instituto de Telecomunicações. The expected results consist of a frequency range between 0.01 - 2000 Hz, a total harmonic distortion lower than -60 dB with a dynamic range of more than 60 dB, an integrated noise below 50μVrms and a gain greater than 0 dB relieving the specifications for the prior low-noise amplifier, all under a voltage supply below 1.2 V and a power consumption inferior to 1μW.}
{pt=Filto-ativo, Ajustável, CMOS, Baixa-potência, Transconductância, Biomédico, en=Active-filter, Tunable, CMOS, Low-power, Transconductance, Biomedical}

Junho 9, 2020, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Ricardo Filipe Sereno Póvoa

Instituto das Telecomunicações

Investigador

ORIENTADOR

Nuno Cavaco Gomes Horta

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado