FenixEdu™

Dissertação

{en_GB=Energy-Efficient Programmable Gain Amplifier to a Biomedical Engineering and Healthcare Tunable Front-End Sensor} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Este trabalho compreende o estudo, o desenvolvimento e a implementação de um amplificador de ganho programável, com o objetivo de que o mesmo seja implementado num sensor capaz de detetar diferentes sinais do corpo humano. Os sinais do corpo humano que serão considerados para o desenvolvimento deste projeto são a eletromiografia e a eletrooculografia. Estes sinais bio-potenciais, operam numa largura de banda separada, embora ambos apresentem uma transmissão em forma de impulso, portanto, sendo assim apropriado aplicar ao mesmo recetor. No campo da engenharia biomédica e da saúde existe a tendência para integrar circuitos complexos dentro de sistemas, alimentados por bateria, que permitem a deteção contínua de sinais bio-potenciais, de forma discreta e incomoda por um período prolongado. Portanto é imprescindível que esses sistemas tenham um baixo consumo de energia. Neste relatório, é analisado e apresentado o estado da arte, topologias de Amplificadores de Ganho Programável são analisadas e é proposto um circuito para ser desenvolvido e implementados. O Amplificador de Ganho Programável deve ser energeticamente eficiente e será desenvolvido no software de design eletrônico Cadence, com a tecnologia CMOS UMC 130nm. O Amplificadores de Ganho Programável é dimensionado e o seu layout é realizado, através de simulações é possível verificar a obtenção de uma ganho variável de 50 dB e de 60 dB com elevada linearidade e uma área reduzida, enquanto o consumo de corrente é menor que 1 µA para ambos os ganhos. , en=This work comprises the research and development and implementation of a energy-efficient Programmable Gain Amplifier to be implemented in a tunable front-end sensor for different human-body signals. Human-body signals that will be considered for the development of this project are electromyography and electrooculography. These bio-potential signals operate in a separate broadband yet both follow an impulse-shape type of transmission hence suitable to be applied to the same receiver. The field of biomedical engineering and Healthcare as seen a consistent tendency to integrate complex circuitry inside battery-powered small form-factor systems, which allow for the continuously sensing of bio-potential signals unobtrusively and uncumbersomly for extended period of times. Hence requiring this systems to be energy efficient and have low power consumption. In this work, state-of-the-art projects are studied and presented and a Programmable Gain Amplifier topology is proposed in order to be developed and implemented. The energy-efficient Programmable Gain Amplifier will be developed using the electronic design software Cadence, in the \ac{UMC} 130nm \ac{CMOS} technology. The PGA is implemented at sizing and layout level, from post-layout results a variable gain of 50 dB and 60 dB is achieved with high linearity and low area, while consuming under 1 µA. }
Keywords: {pt=Amplificador de Ganho Programável, Baixo Consumo, Baixo Ruído, Biomédicas, Sinais Bio Potenciais, en=Programmable Gain Amplifier, Low-Power, Low-Noise, Biomedical, Healthcare, Bio-potential signals}

Discussão: novembro 19, 2021, 17:30