Development of a low noise amplifier for micro-electrodes array (MEA) signals

Autor: Pancotto, Catherine, 1991
Přispěvatelé: Swart, Jacobus Willibrordus, 1950, Catunda, Sebastian Yuri Cavalcanti, Manêra, Leandro Tiago, Destro Filho, João Batista, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientadores: Jacobus Willibrordus Swart, Sebastian Yuri Cavalcanti Catunda Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Os sinais eletrofisiológicos provenientes de matrizes microeletrodos (MEAs) possuem baixa amplitude e uma faixa de frequência ampla, sendo necessário que tais características sejam levadas em consideração no desenvolvimento de um sistema responsável pela aquisição destes sinais e posterior comunicação com o PC. A implementação desse sistema utilizando componentes discretos é geralmente mais susceptível ao ruído do que alternativas integradas, o que, consequentemente pode comprometer a confiabilidade dos dados adquiridos. Desta forma, sugere-se a implementação em circuito integrado do sistema de aquisição como forma de reduzir a susceptibilidade ao nível de ruído, melhorando a qualidade do sinal, além da redução do tamanho físico dos circuitos. Tal solução, além de tornar o sistema e seus resultados mais confiáveis, proporcionará uma maior mobilidade ao sistema e permitirá estudos em longo prazo, o que não é possível ainda com o sistema discreto atual, além de permitir o desenvolvimento de neuroimplantes no futuro. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um circuito front-end integrado de condicionamento de sinais biomédicos implementado na tecnologia 0.5 um da ON Semiconductors e que é composto por um amplificador de baixo ruído com alto ganho e filtro passa-banda na faixa de mHz a kHz. O amplificador proposto obteve uma redução de uma ordem de grandeza em área, comparado aos circuitos de referência, mantendo o nível de ruído abaixo do inserido pelos eletrodos. Além disso, o amplificador possui uma grande banda e atinge o ganho de 40 dB e um CMRR acima dos apresentados pelos demais. A frequência de corte baixa é abaixo de 0.5 Hz e a frequência de corte alta é na ordem de mega-Hertz. uma configuração de pseudo-resistor utilizando a corrente de espalhamento do transistor PMOS em acumulação (diodo de dreno) foi proposta e valores na ordem de T? foram obtidos Abstract: Electrophysiological signals from microelectrode arrays (MEAs) have low amplitude and wide frequency range, and it is necessary that these characteristics be taken into account in the devel-opment of a system responsible for the acquisition of these signals and subsequent communication with the PC. The implementation of this system using discrete components is generally more sus-ceptible to noise than integrated alternatives, which, consequently, can compromise the reliability of the acquired data. In this way, it is suggested the implementation in integrated circuit of the ac-quisition system as a way to reduce the susceptibility to the noise level, improving the quality of the signal, besides the reduction of the physical size of the circuits. Such a solution, in addition to mak-ing the system and its results more reliable, will provide greater mobility to the system and will allow long-term studies, which is not possible with the current discrete system, besides allowing the development of neuroimplants in the future. In this paper we present the development of an inte-grated front-end conditioning circuit for biomedical signals, which consists of a low gain amplifier with high gain and bandpass filter in the range of mHz to kHz implemented in ON Semiconduc-tors¿ 0.5 um technology. The proposed amplifier obtained a reduction of one order of magnitude in area, compared to the reference circuits, keeping the noise level below of the inserted by the electrodes. In addition, the amplifier has a large frequency spectrum, achieves the gain of 40 dB and a CMRR above those presented by the others was also obtained. The low cut-off frequency is below 0.5 Hz and the high cut-off frequency is in the order of mega-Hertz. A pseudo-resistor configuration using the scattering current of the PMOS transistor in accumulation (drain diode) was proposed and values in the order of T? were achieved Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestra em Engenharia Elétrica CNPQ 130073/2016-4
Databáze: OpenAIRE
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