امروزه مبدلهای آنالوگ به دیجیتال به عنوان جزئی جدا ناپذیر از سیستمهای بر روی تراشه به شمار میآیند. این امر و تمایل روز افزون به استفاده از تجهیزات قابل حمل، سبب شده ملزومات طراحی این مبدلها مانند دقت، سرعت، توان مصرفی و سطح اشغالی بهبود یابند. تکنیکها و روش های مختلفی جهت بهبود عملکرد مبدلها ارائه شده که روز به روز در حال پیشرفت میباشند. در این پروژه، مبدل آنالوگ به دیجیتال نوینی به نام دومینو ارائه شده، با هدف ایجاد مصالحه بین توان مصرفی، سطح اشغالی و سرعت تبدیل. ایدهی پیشنهادی را میتوان به عنوان گونهی زمان پیوستهی مبدل تقریب متوالی در نظر گرفت. در عین حال، این مبدل با مشابهت با نسخهی سری مبدل فلش،با پیچیدگی مداری و سطح تراشهی بسیار کمتری پیاده سازی میشود. ایدهی پایهی مبدل پیشنهادی(دومینوی سریال)، به منظور افزایش سرعت فرآیند تبدیل و قابل مقایسه بودن از نظر سرعت با مبدل فلش، پایپ لاین گردید. بدین ترتیب مبدل پیشنهادی از دیدگاه توان مصرفی، سرعت و سطح تراشهی اشغالی، در جایی میان مبدل های فلش، تقریب متوالی و پایپ لاین قرار گرفته است. بدلیل آنکه قسمت عمدهی مبدل پیشنهادی توسط مدارهای دیجیتال پیاده سازی میگردد، توان مصرفی، سطح اشغالی و حساسیت به نویز و تغییرات فرآیند ساخت در این مبدل کاهش یافته است. بر اساس ایدهی با cmos 0.18?m 142 ، در تکنولوژی ms/s ، پیشنهادی، یک مبدل 6 بیتی دومینوی سریال 3 طراحی، شبیه سازی و جانمایی گردید. سپس جهت mw و با توان مصرفی sndr=34.5dbافزایش سرعت مبدل دومینوی سریال، نسخهی پایپ لاین شدهی این مبدل با قدرت تفکیک 6 بیت 5.7 طراحی و شبیه سازی شد. سپس جهت mw و با توان مصرفی sndr=35.7db ،1gs/s و با sndr=46db 300 با ms/s ، دستیابی به دقتهای بالاتر، یک مبدل دومینوی پایپ لاین 8 بیت 21 طراحی و شبیه سازی گردید. در ادامه، جهت اثبات کارایی ایدهی پیشنهادی، mw توان مصرفی یک مبدل دومینوی سریال 6 بیتی بوسیلهی آیسیهای موجود در بازار پیاده سازی و تست گردید.

در این پایان نامه یک کنترل کننده برای مدیریت تحریک الکتریکی و تولید سیگنال های دیجیتال لازم در یک پروتز بینایی قابل کاشت در بدن به منظور بازیابی بینایی در افراد نابینا طراحی و پیاده سازی شده است. این کنترل کننده داده تصویر و پالس ساعت سیستم را به صورت غیر همزمان توسط ارتباط بی سیم از واحد ناظر در خارج از بدن دریافت می کند. کنترل کننده پیشنهادی قادر است اطلاعات تصویر و دامنه تحریک را به صورت سریال به پایانه تحریک انتقال دهد. همچنین عملکرد این کنترل کننده امکان ایجاد طیف وسیعی از زمانبندی های تحریک بمنظور ایجاد پالس های دوفازه ، را فراهم می سازد. بعلاوه، این امکان وجود دارد که یکی از انواع تحریک تک پالس یا قطاری از پالس های تحریک انتخاب شود. این قابلیت این امکان را می دهد که با انتخاب نوع تحریک متفاوت، اثر تحریک اعمالی در فرد مورد آزمایش به منظور گزینش بهترین نوع پالس تحریک، تحقیق شود. همچنین می توان با انتخاب نوع تحریک (تک پالس یا قطار پالس) و نیز شکل پالس تحریک از طریق واحد ناظر، کنترل کننده را مقداردهی اولیه نمود. این کنترل کننده قادر است تحریک مناسب و متناظر با یک تصویر 256 پیکسلی (16×16) سیاه و سفید، ثابت یا متحرک، را تولید نماید. در کنترل کننده پیشنهادی دامنه فاز آندی و دامنه فاز کاتدی با دقت 8 بیت قابل انتخاب است. این انتخاب در تلفیق با یک مبدل دیجیتال به آنالوگ مناسب امکان تولید دقت قابل قبولی از دامنه تحریک را فراهم می سازد. به منظور ایجاد زمانبندی های متفاوت برای فاز آندی و فاز کاتدی محدوده زمانی ?s 2018-34، تأخیر بین فازی s?994- صفر و تأخیر بین پالسی (در تحریک بوسیله قطار پالس) ?s 2018- 34 قابل انتخاب است. امکان تکرار پالس ها در قطار پالس تا 31 بار در نظر گرفته شده است. کنترل کننده با پالس ساعت mhz1 کار می کند. بمنظور اطمینان از صحت عملکرد، کنترل کننده پیشنهادی بر روی یک تراشه ِاف پی جی ِای پیاده سازی و آزمایش شده است.

حسگر اشعه ایکس ،نقش مهمی در کاربردهای پزشکی و امنیتی دارند.مزیت پلیمرها در مقایسه با نیمساناهای متداولغیر ارگانیک هزینه های نسبتا پایین آنها، مناسب بودن هم برای کاربرد در سطوح و هم برای مقیاسهای نانو،انعطاف پذیری مکانیکی می باشد.

هدف این پروژه طراحی و پیاده سازی رابط انتقال توان به روش القایی به ریزسیستم های قابل کاشت در بدن می باشد. با توجه به این که استفاده از سیم برای ارتباط ریزسیستم های قابل کاشت در بدن با دنیای خارج راه حل مناسبی نیست، معمولاً برای تأمین توان این ریز سیستم ها از روش های بدون سیم استفاده می شود. در این پروژه برای انتقال بی سیم توان به صورت القایی، استفاده از سیم پیچ های مدار چاپی حلزونی (psc) به صورت دولایه پیشنهاد شده است که بازده انتقال توان بیشتری را نتیجه می دهد. به کمک طرح پیشنهاد شده ضریب کیفیت pscها در مقایسه با طرح های قبلی حدود %50 بهبود یافته است. با توجه به اهمیت ضریب کیفیت سیم پیچ ها در بازده انتقال توان، به کمک این سیم پیچ ها بازده انتقال بیشتری به دست خواهد آمد. برای مثال بازده انتقال توان در هوا با فاصله mm 5 و در فرکانس mhz 5 به کمک طرح پیشنهادی برابر %79/8 به دست آمده است. این بازده انتقال در مقایسه با طرح های تک لایه حدود %56 افزایش نشان می دهد. این افزایش بازده به معنی کاهش تلفات می باشد که در کاربردهای ریزسیستم های قابل کاشت و با توجه به استانداردهای ایمنی مربوطه بسیار اهمیت دارد. در ادامه این پروژه آزمایش انتقال توان در بدن موجود زنده (خرگوش) انجام شده است. در این آزمایش بازده انتقال توان در فرکانس mhz 5 برابر %36/3 به دست آمده است.

در این پایان نامه، مراحل طراحی و ساخت یک تحریک کننده ی عصبی پوشیدنی جهت تحریک الکتریکی سیستم اعصاب مرکزی موجودات زنده ارائه شده است. سیستم تحریک کننده ی عصبی ساخته شده بر اساس تحریک کنترل شده با جریان ، طراحی شده است. سیستم تحریک عصبی پیشنهادی توانایی انتقال پالس های تحریک دوفازه و تک فازه را به صورت تک پالس یا قطارپالس ، به بافت هدف دارا می باشد. سیستم تحریک پیشنهادی دارای 8 کانال مستقل کاملاً برنامه پذیر، جهت انتقال پالس های تحریک به بافت می باشد. این سیستم از دو قسمت اصلی پایانه تحریک و کنترل-کننده ی خارجی تشکیل شده که با استفاده از ریزتراشه های تجاری ساخته شده اند. بخش پایانه تحریک که همان قسمت پوشیدنی سیستم است، پارامترهای تحریک را به صورت بی سیم از کنترل-کننده ی خارجی قابل حمل دریافت می کند. بخش پایانه تحریک سیستم، با یک باتری قابل شارژv 7/3 و با فرکانس mhz2 کارمی کند. حداکثر جریان انتقالی توسط تحریک کننده ی عصبی پیشنهادی، برابر aµ400 می باشد. توان مصرفی بخش پایانه تحریک ساخته شده در حالت عملکرد فعال 8 کانال تحریک، برابر mw2/51 و در حالت غیر فعال برابر mw5/1می باشد. وزن و ابعاد سیستم تحریک کننده ی عصبی ساخته شده به ترتیب 65 گرم و cm2×cm5×cm9 می باشد. برای بررسی صحت عملکرد سیستم تحریک کننده ی عصبی پیشنهادی، از آن برای تحریک الکتریکی قشر حرکتی مغز یک موش آزمایشگاهی استفاده شده است.

یک معماری برای سامانه قابل کاشت چند کاناله بی سیم ثبت سیگنال های عصبی مغزی بر اساس مبدل غیرخطی آنالوگ به دیجیتال(nladc) ارائه شده است. در این سامانه، پتانسیل های عمل در سیگنال های عصبی به روش موثری ثبت و تبدیل می شوند، به طوریکه کاهش داده انتقالی و به تبع آن کاهش توان مصرفی را در پی خواهد داشت. همچنین نشان داده شده است خطای کوانتش در این نوع از کوانتیزاسیون با نویز پس زمینه سیگنال های عصبی تطابق قابل ملاحظه ای دارد. علاوه بر دو مبدل غیر خطی که با فرکانس 400 ksample/s نمونه برداری انجام می دهد، این سامانه شامل 32 تقویت کننده دو طبقه می باشد که وظیفه آماده سازی سیگنال های عصبی را عهده دارند. یک مالتی پلکسر زمانی 32 کاناله ، یک مدار دیجیتال کنترل کننده و یک رابط بدون سیم از دیگر بخش های این سامانه می باشند. اگرچه مبدل آنتی-لگاریتمی در این سامانه، سیگنال های آنالوگ آماده و مالتی پلکس شده را با تفکیک پذیری 6 بیت فیزیکی برای هر نمونه به صورت غیر خطی دیجیتال می کند، اما تفکیک پذیری واقعی این سامانه ثبت نزدیک به 8 بیت خطی برای هر نمونه می باشد. در نتیجه، سامانه دارای میزان کاهش داده ای در حدود 25 درصد می باشد. همچنین، استفاده از تقویت کننده با میزان توان مصرفی کم و کنترل زمان روشن و خاموش شدن آنها باعث می شود تا توان مصرفی به میزان قابل توجه ای کاهش یابد. سامانه طراحی شده در تکنولوژی cmos و 18/0 میکرومتر طراحی و شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، این مدار میزان 8/2 میلی وات(mw) در ولتاژ 8/1 ولت مصرف می کند. همچنین نرخ انتقال داده در این مدار برای 32 کانال (بعلاوه بسته ابتدایی) و 20 کیلو نمونه در هرثانیه برای هر کانال و تعداد 6 بیت (بعلاوه یک بیت توازن زوج) برای هر نمونه مقدار 4.62 mbits/s می باشد. به علاوه نتایج پیاده سازی نمونه آزمایشگاهی ارائه شده است.

در این پایان نامه، یک سیستم 8 کاناله برای ثبت سیگنال عصبی ارائه شده است. این سیستم دارای دو بخش داخلی، خارجی می باشد. بخش داخلی شامل تقویت کننده و مبدل آنالوگ به دیجیتال است. تقویت کننده این سیستم دارای بهره 59/57db و پهنای باند 200hz تا 10khz می باشد. امپدانس ورودی این تقویت کننده در فرکانس khz1 مقاومتی برابر 10?g موازی با یک خازن 2pf است. همچنین نویز ارجاع داده شده به ورودی آن 9nv??hz و cmrr آن 80db می باشد. psrr آن نیز برای تغذیه مثبت در فرکانس 1khz برای بهره 1000، 140db و برای بهره 100، 120db است. همچنین psrr آن برای تغذیه منفی در فرکانس 1khz برای بهره 1000، 120db و برای بهره 100، 100db است. مقدار sfdr برای یک سیگنال سینوسی در ورودی با فرکانس 1khz و دامنه 10mv ، در ورودی برابر با 22/86 و در خروجی برابر با 23/19 است؛ مقدار thd نیز برای همین ورودی، در ورودی برابر 16/6568- و در خروجی برابر 17/9654- است. مقدار snr نیز برای یک سیگنال عصبی طبیعی که از هسته لکوس سرولئوس یک موش ثبت شده برابر با 25/5518 است. مبدل آنالوگ به دیجیتال نیز دارای تفکیک پذیری ? بیت است؛ و فرکانس نمونه برداری آن برابر با 20ks/s می باشد. ابعاد بخش داخلی برابر با 4/5cm×4/5cm است؛ و توان مصرفی آن 6/53mw است. ارتباط بین بخش داخلی و خارجی به دو طریق می تواند صورت گیرد؛ این ارتباط می تواند از طریق کابل داده با نویز کم و یا ماژول بی سیم باشد. در صورتی که از ماژول بی سیم به عنوان کانال ارتباطی استفاده شود، در نرخ ارسال داده 2mbps یک جریان لحظه ای 11/3ma به جریان کشیده شده از منبع تغذیه اضافه خواهد شد. بخش خارجی برای نمایش داده هایی که از بخش داخلی به دست آمده مورد استفاده قرار می گیرد. این بخش از دو قسمت ماژول usb و واسط کاربری تشکیل شده است. نرخ ارسال داده در ماژول usb برابر با 2mbps است. واسط کاربری نیز پردازش های ابتدایی مانند عبور از یک فیلتر میان گذر برای حذف نویزهای فرکانس بالا و پایین بر روی سیگنال تقویت شده انجام می دهد؛ و می تواند 8 کانال را به طور همزمان نمایش دهد و یک کانال را نیز بر روی کارت صدای رایانه پخش کند. از برتری های سیستم پیشنهادی در قیاس با سیستم های طراحی شده دیگر، می توان به کاهش پیچیدگی تقویت کننده و همچنین کاهش جریان dc ، و در نتیجه کاهش وزن و توان مصرفی سیستم اشاره کرد.

در این پایان نامه، هدف پیاده سازی یک ریزسیستم 16 کاناله ثبت سیگنال عصبی مبتنی بر مدولاتور دلتا سیگما می باشد. با توجه به این که این سیستم در بدن قرار می گیرد لازم است که دارای توان مصرفی و سطح اشغالی کمینه باشد. برای این منظور سعی شده است که برای بخش تقویت کننده و فیلترینگ یک طراحی بهینه در جهت کاهش توان مصرفی و سطح سیلیکانی صورت پذیرد. کلیه شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار hspice و تکنولوژی ami 0.5 µm 3m2p cmos در شرایط نوعی عملکردشان مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این راستا طرح جدیدی برای ota با نویز پایین ارائه شده است که در نویزی برابر با nvrms/?hz 59 دارای توان مصرفی µw 04/4 بوده و سطح سیلیکانی µm2 163را اشغال کرده است. بلوک تقویت کننده با قابلیت برنامه ریزی بهره بین دو مقدار db 94 – 74 می تواند سیگنال عصبی با دو مقدار دامنه را تقویت کند. در این حالت توان مصرفی این بلوک µw 7/16 می باشد و دارای سطح نویز دیده شده در ورودی برابر با µvrms 6/5 می باشد. برای پیاده کردن سیستم 16 کاناله، برای هر کانال از ترکیب بلوک تقویت کننده و مدولاتور دلتا سیگما استفاده شده است. در ادامه خروجی های مدولاتور به واحد تولیدکننده بسته بیت می روند و بیت سریال خروجی با نرخ mbps 16 تولید شده و در نهایت به بخش فرستنده دیجیتال که متشکل از کدگذار منچستر و مدولاتور ook است می رود. سیگنال مدوله شده دارای فرکانس mhz 196 است. این سیگنال از طریق آنتن برای بخش بیرونی ریزسیستم فرستاده می شود.

تاکنون برای ارسال مستقیم داده (downlink)، ارسال معکوس داده (uplink) و انتقال توان از چند لینک به موازات هم دیگر (لینک های چندحاملی ) به منظور جلوگیری از برخورد داده و توان در طول انتقال، استفاده می شد که معایبی مانند افزایش نویز هم شنوایی و افزایش تعداد عناصر خارج از تراشه را به دنبال داشتند. لینک طراحی شده در این طرح برای انتقال توان و ارسال معکوس داده توانایی تشدید در دو مولفه ی فرکانس را دارد و این مولفه ها را با توان زیاد به بخش کاشت منتقل می-کند، به همین دلیل این روش rsk نام گذاری شده است. برای انتقال توان به بخش کاشت از یک سیگنال با فرکانس 2mhz و برای ارسال معکوس داده از سیگنالی با فرکانس 10mhz استفاده شده است. با توجه به اینکه باید فرکانس سیگنال حامل 20 برابر نرخ ارسال معکوس داده باشد می توان ارسال معکوس را با نرخ 500kbps انجام داد. مزایای این روش افزایش بازده انتقال توان، افزایش نرخ ارسال معکوس داده، کاهش عناصر خارج از تراشه، حذف نویز هم شنوایی و کاهش مساحت تراشه می-باشد. بازده انتقال توان اندازه گیری شده در آزمایش عملی 84.6% در فرکانس 2mhz و بار 100?می-باشد. بهره مدار 1.2 و ضریب تزویج بین سیم پیچ های لینک k=0.319 با آزمایش عملی به دست آمده است. برای ساخت سیم پیچ های لینک از سیم لاکی با ضخامت 0.25mm استفاده شده است. کلید واژه: ارسال معکوس داده، انتقال توان، هم شنوایی

در این پایان نامه یک پایانه تحریک و ثبت برای ارتباط عصبی خارج سلولی طراحی و ساخته شده-است. این سیستم متشکل از یک مبدل دیجیتال به آنالوگ، یک آینه جریان با محدوده جریان خروجی وسیع و یک تقویت کننده عصبی می باشد. با استفاده از تکنولوژی cmos-0.18µm از شرکت tsmc مدارهای این پروژه شبیه سازی شده اند. برای بلوک مبدل دیجیتال به آنالوگ دو طرح جدید پیشنهاد شده است. در طرح اول یک مبدل دیجیتال به آنالوگ جدید با خروجی جریانی و کد شبه دماسنجی به همراه مدارهای رمزگشای مربوطه طراحی شده است.این مدار در سیستم های تحریک عصبی به کار می رود.در این طرح تلاش شده توان مصرفی ایستا و اندازه ها ترانزیستورها و مدارهای کنترلی نسبت به طرح های رایج کاهش یابد. در طرح دوم یک مبدل با ترکیب روش چند مرحله ای و روش خازنی c2- cتعداد خازن های مدار ، سطح اشغالی و توان مصرفی کاهش یافته است. این طرح به دلیل سادگی، در مبدل آنالوگ به دیجیتال استفاده شده در ثبت سیگنال های عصبی که از نوع تقریب های متوالی بوده کاربرد دارد.مبدل شبیه سازی شده با رزولوشن 8 بیت بوده است.کمینه و بیشینه inl این مبدل بین -0. 367lsb تا 0. 426lsb+ بوده و کمینه و بیشینهdnl این مبدل بین 0. 192lsb- تا 0.695lsb+ می باشد. این مبدل 12 عدد خازن واحد با ظرفیت واحد 300ff داشته و 13 عدد سوئیچ در این طرح استفاده شده است. 5 مرحله برای تولید ولتاژ خروجی بایدسپری شود. آینه جریان طراحی شده در این پروژه در طبقه خروجی مدارهای تحریک استفاده می شود. توانایی تحویل جریان در محدوده صفر تا1ma را دارد. در این آینه جریان از مدار بایاس پویا استفاده شده-است.دو طرح برای آینه جریان فوق ارائه شده است. طرح اول با نام مدار تطبیق داده شده نامیده -شده است.مقاومت خروجی این طرح در جریان 500 µa بیشتر ازm? 170 می باشد. توان مصرفی مدار جدا از جریان ورودی و خروجی 187µw بوده و مقدار خطای جریان کپی شده در جریان خروجی کمتر از 0.04µa بوده وکمینه ولتاژ لازم آینه جریان جریان فوق برابر 0.24 vمی باشد. تعداد ترانزیستورهای استفاده شده در این طرح 19 عدد می باشد. طرح دوم با نام مدار بایاس کسکد نامیده-شده است.مقاومت خروجی این مدار در جریان 500µa بیشتر از 160m? می باشد. توان مصرفی مدار جدا از جریان ورودی و خروجی 87µw بوده و مقدار خطای جریان کپی شده درخروجی درجریان فوق کمتر از µa 0.04 بوده وکمینه ولتاژ لازم آینه جریان فوق برابر 0.24v می باشد. تعداد ترانزیستورهای استفاده شده در این طرح 22 عدد می باشد. برای ثبت سیگنال عصبی یک تقویت کننده دوطبقه با بهره بیشتر از 40db و پهنای باند 8.1khz طراحی شده، توان مصرفی این تقویت کننده 18.3µw بوده و نویز ارجاع داده شده به اولیه این تقویت کننده 8.8µw می باشد.این تقویت کننده از نوع میان گذر می باشد. یک نمونه آزمایشگاهی از مدارتحریک 8 کاناله با استفاده از قطعه های کم مصرف موجود در بازار طراحی و بر روی برد مدار چاپی پیاده سازی شده است. در این سیستم تحریک به استثناء طبقه خروجی تحریک که توسط ولتاژ تغذیه افزایش یافته 15v استفاده کرده، بقیه پایانه طراحی شده با ولتاژ تغذیه استاندارد 3.3 v کار می کند. در این سیستم یک مبدل افزاینده ولتاژ 15v را از ولتاژ 3.3v تولید می کند.

در این پایان نامه بخش های مختلف سیستم ترمز ضد قفل ((abs)anti-lock braking system) شرح داده شده و قسمت های الکتریکی و الکترونیکی آنرا به صورت مفصل تری مورد بررسی قرار گرفته اند. سپس یک کارت اکتساب داده (مدل pci-1711u) تهیه و بر روی یک رایانه نصب و با وصل کردن ترمینال های آن کارت به بخش های مختلف abs از جمله سنسورهای سرعت چرخ، شیرهای الکتروهیدرولیکی، پدال و ...، داده های یک abs واقعی که بر روی یک خودروی نمونه (پراید) نصب شده بود، استخراج گردیده است. آن گاه، با پردازش نرم افزاری داده های اخذ شده از سنسورهای سرعت چرخ (در نرم افزار matlab) سرعت هر چرخ در بازه های زمانی از پیش تنظیم شده ای محاسبه شده است. بعد از آن با انتخاب یک منطق تخمین سرعت و با توجه به سرعت های محاسبه شده چرخ، سرعت خودرو تخمین زده شد. آنگاه (در نرم افزار matlab) با شبیه سازی نتایج حاصل شده از سرعت های خودرو تخمینی در هر بازه زمانی و مقایسه آن نتایج با نتایج ارائه شده در مرجع پیشنهاد دهنده آن الگوریتم، از عملکرد صحیح برنامه شبیه ساز در تخمین زدن سرعت خودرو از روی سرعت چرخ، اطمینان حاصل شده و در نهایت برنامه شبیه ساز به یک کد قابل دریافت در میکروکنترلر (بواسطه نرم افزار code vision)، ترجمه گردیده است. آن گاه با توجه به محاسبه سرعت چرخ و سرعت خودروی تخمین زده شده، لغزش چرخ در هر بازه زمانی به دست آمده و بر طبق آن، فرامین کنترلی مورد نیاز به منظور جلوگیری از قفل شدن چرخ صادر و به شیرهای الکتروهیدرولیکی اعمال شده اند. برای تست آزمایشگاهی روش فوق و بر مبنای نتایج حاصل شده، یک برد الکترونیکی میکروکنترلری به صورت مدار چاپی ساخته شده که در این برد الکترونیکی بخش های اصلی یک سیستم ترمز ضد قفل واقعی یعنی پدال، سنسورهای سرعت چرخ، بخش محاسبه کننده و پردازش کننده و سرانجام بخش راه انداز شیرهای الکتروهیدرولیکی و پمپ هیدرولیک در نظر گرفته شده اند. همچنین در این پایان نامه مدارهای مختلفی جهت راه اندازی و عیب یابی شیرهای الکتروهیدرولیکی و موتور پمپ هیدرولیک سیستم ترمز ضد قفل پیشنهاد و (در نرم افزار orcad) شبیه سازی و مورد تست قرار گرفته اند. کلمات کلیدی: برد الکترونیکی میکروکنترلری، تخمین سرعت، سیستم ترمز ضد قفل، عیب یابی، لغزش.

آنچه در این پروژه انجام شد بخش هسته عملیاتی از یک کنترلر عمومی است که برای برآورده ساختن نیازهای عمومی ریز سیستم های قابل کاشت در بدن طراحی و پیاده سازی شده است. طراحی بخش عملیاتی در قالب دو هسته جداگانه به نام های، هسته عملیاتی داخلی و کمک پردازنده سیگنال بیولوژیکی خارجی صورت گرفت. هسته عملیاتی داخلی مسئول تولید پالس تحریک در سیستم های نیاز به تحریک خودکار بدون ارتباط دائمی با دنیای بیرون، نظیر سیستم های تحریک کلیه و سیستم های تحریک عمیق مغز (مانند بیماری پارکینسون) و تشخیص پتانسیل عمل در کاربردهای ثبت است. در بخش تحریک، این هسته می تواند برای 8 کانال پالس هایی با رزولوشن زمانی µs16 تولید کند. حداکثر طول پالس ها µs256 و فرکانس آنها بین khz 9/3 – hz 62 است. در بخش ثبت، هسته عملیاتی می تواند پتانسیل عمل را بر اساس آستانه مثبت، منفی و یا هر دو، به روش آستانه گذاری سخت برای 62 کانال با سطوح قابل تنظیم و نرخ نمونه برداری ksample/s 16 تشخیص دهد. کمک پردازنده سیگنال بیولوژیکی به منظور برآوردن نیازهای پردازشی در سیستم های قابل کاشت در بدن طراحی شده است. این هسته از سیگنال ورودی ویژگی هایی نظیر ضرایب موجک، بیشینه، کمینه، برخورد با سطوح و شیب تغییرات را استخراج می کند. این کمک پردازنده می تواند تا 32 کانال را با انواع مختلفی از موجک های مادر و حداکثر 3 سطح تجزیه پوشش دهد. ضرایب فیلتر موجک می توانند حداکثر تا 6 بیت کوانتیده شوند. حد اکثر کلاک مورد نیاز برای این واحد در کاملترین حالت موجک بر اساس نرخ نمونه برداری ksample/sec20 و 32 کانال برابر با mhz48/4 است. هسته های مطرح شده توسط زبان توصیف سخت افزار vhdl طراحی شد. از نرم افزار ise xilinx برای طراحی و شبیه سازی این دو بخش استفاده شد. توان مصرفی نیز در نرم افزار design compiler synopsys محاسبه گردید. توان مصرفی هسته عملیاتی در تکنولوژی standard n-well cmos µm 18/0 و پالس کلاک mhz2 در تحریک خودکار µw 290 و در حالت تشخیص اسپایک µw 250 است. توان مصرفی کمک پردازنده سیگنال بیولوژیکی معادل با µw 427 برای 32 کانال با موجک مادر daubechies3 و 2 سطح تجزیه در فرکانس کلاک mhz 84/3 است. از نرم افزار cadance soc encounter برای رسم جانمایی فیزیکی دو هسته بهره برده شد. فضای اشغالی هسته عملیاتی داخلی معادل با ?m 170 × ?m 170 و فضای اشغالی کمک پردازنده سیگنال بیولوژیکی برابر با ?m 615 × ?m 570 در تکنولوژی standard n-well cmos µm 18/0 است. پس از شبیه سازی برای بررسی صحت عملکرد طرح پیشنهادی، طرح بر روی قطعه xcs200 که از خانواده fpga های spartan ii متعلق به شرکت xilinx است، با موفقیت پیاده سازی و تست شد.

تلاش ها برای تحقق پروتزهای بینایی از دهه گذشته آغاز شده است. پروتزهای بینایی جانشینی برای سیستم بینایی معیوب هستند تا بتوانند بینایی را به افراد نابینا بازگردانند. با وجود این تلاش ها، دانشمندان موفق به ساخت پروتز بینایی که بتواند جانشین مناسبی برای سیستم بینایی شود، نشده اند. پردازش تصویر در پروتزهای بینایی برای افزایش درک تصویری فرد نابینا از محیط اطراف هنگام استفاده از پروتز بینایی کاربرد دارد. در این رساله یک روش جدید بر مبنای فیلتر گابور و تبدیل کسینوسی گسسته برای استفاده دریک سیستم پروتز بینایی معرفی شده است. در ادامه الگوریتم های جدید و پردازش تصویر پیشنهاد شده در این رساله ارزیابی و مقایسه شده اند و الگوریتم پیشنهاد شده با 78% نرخ بازشناسی، کارایی بهتری نسبت به دیگر روش ها داشته است. به منظور ارزیابی الگوریتم های پیشنهادی و همچنین برای به کار گیری در نمونه اولیه سیستم پروتز بینایی، این پردازش ها به صورت سخت افزاری پیاده سازی و آزمایش شده اند. برای پیاده سازی سخت افزاری الگوریتم های پردازشی از برد mini2440 استفاده شده است. برای آزمایش های مربوطه، مجموعه ای از انواع مختلف تصاویر ثابت و همچنین تصاویر متحرک دریافت شدهتوسط یک دوربین مورد استفاده قرار گرفته است. تصاویر با نرخ 15 فریم در ثانیه دریافت، پردازش و با پروتکل معرفی شده و کدینگ منچستر به پروتز بینایی ارسال می شوند.

در این پایان نامه ابتدا شبکه اتصال داخلی آرایه های آنالوگ برنامه پذیر میدانی (fpaas) بررسی و برای یک fpaa مورد نظر طراحی شده است. ابتدا انواع و ساختار مدارهای منطقی برنامه پذیر و سپس ساختار fpaa و نمونه های پژوهشی و تجاری پیشین بررسی شده، پس از آن معماری شبکه اتصال، سویچ و نهایتاً آرایه sram طراحی شده است. در این پروژه، ترکیب شبکه های محلی، سراسری و تقاطعی به عنوان معماری مناسب برای شبکه اتصال داخلی برگزیده شده است. در طراحی شبکه اتصال، یک شبکه محلی جدید برای cab پیشنهاد شده که قابلیت اتصال کامل و بدون انسداد را داشته و نسبت به تنها شبکه دیگری که این ویژگی را دارد (شبکه تقاطعی) دارای مزیت هایی است که عبارتند از تعداد سویچ های کمتر در مسیر سیگنال، تعداد سویچ های کمتر در کل شبکه و مساحت اشغالی و هم چنین ظرفیت پارازیتی کمتر. در شبکه پیشنهادی تعداد سویچ هایی که به طور سری در مسیر سیگنال قرار می گیرند یک عدد است ولی در شبکه تقاطعی دو عدد، که در نتیجه افت ولتاژ در آن نسبت به تقاطعی %51 کمتر می شود. همچنین تعداد کل سویچ های شبکه برای cab های شامل هشت و چهل گره (منظور گره متصل به شبکه است) به ترتیب 36 عدد (%25/56) و 820 عدد (%25/51) کاهش می یابد. مساحت اشغالی شبکه برای cab های هشت و چهل گره به ترتیب ?m2175/6340 (%83/64) و ?m2467805 (%3/66) کمتر می شود. ظرفیت پارازیتی کل شبکه برای cab های هشت و چهل گره به ترتیب pf39351/0 (%54/56) و pf39/9 (%72/51) کاهش می یابد. تعداد سویچ های متصل به مسیر سیگنال در شبکه مخصوص هشت و چهل گره به ترتیب 10 عدد (%67/41) و 42 عدد (%35) کمتر می شود و مجموع ظرفیت های پارازیتی متصل به مسیر سیگنال در شبکه مخصوص هشت و چهل گره به ترتیب ff85/31 (%07/38) و ff94/131 (%25/31) کاهش می یابد. پس از انجام بررسی های لازم، دروازه انتقال به عنوان سویچ مناسب برگزیده شده است. در راستای طراحی آرایه sram ابتدا یک سلول sram با cr=2/5 و pr=1 و سپس آرایه sram همراه با مدارهای جانبی و در ادامه بخش آدرس دهی طراحی و شبیه سازی شده است. برای آدرس دهی یک روش جدید پیشنهاد شده است که برای یک آرایه 256×256، 2540 ترانزیستور داشته و از این نظر از دیگر روش ها برتر است. به علاوه بیشینه تعداد ترانزیستورهای پشته شده در این روش 3 عدد است که مانند بهترین روش ها (از این لحاظ) است. مدارهای بخش های مختلف به وسیله شبیه ساز hspice در یک فن آوری ?m 6m1p cmos-18/0 طراحی و شبیه سازی شده و سپس به وسیله نرم افزار l-edit جانمایی گردیده اند. سپس مدارهای استخراج شده از جانمایی دوباره شبیه سازی شده و درستی کارکرد آن ها بررسی شده است.

هزاران سال است که تلاش های زیادی به منظور بهبود و یا افزایش کیفیت زندگی افراد بیمار انجام شده است. امروزه، گستره این تلاش ها به جایی رسیده است که دیگر بدون دخالت علم الکترونیک رسیدن به اهداف پیش رو غیر ممکن شده است. حوزه این فعالیت ها شامل کنترل اعضای مصنوعی توسط افراد معلول، تشخیص و درمان بیماری های عصبی (مانند حمله صرع و پارکینسون) و بیماری های قلبی، بازگرداندن بینایی به افراد نابینا و شنوایی به افراد کم شنوا و یا ناشنوا و ... می باشد. برای رسیدن به این قابلیت ها، به سیستم های واسط حسگر بیومدیکال نیاز است که از طریق حسگرها، سیگنال های بیومدیکال را دریافت کرده و پس از تقویت و فیلتر کردن، سیگنال ها را به کدهای دیجیتال تبدیل کنند تا آماده پردازش شوند. در این رساله سعی شده که به طور هم زمان، ملاحظات طراحی مورد نیاز شامل سطح سیلیکون اشغالی، توان مصرفی و خطینگی تقویت کننده، که نقش فیلتر را نیز دارد، برآورده گردد و در عین حال فرکانس های قطع و بهره تقویت کننده قابل تنظیم باشند. علاوه بر این شبه مقاومتی پیشنهاد شده که برای دو محدوده فرکانسی مختلف قابل تنظیم بوده و در عین حال تا جای ممکن خطی شده است. همچنین تاثیر ساختار مبدل آنالوگ به دیجیتال بر کاهش توان مصرفی سیستم واسط حسگر بیومدیکال نیز به طور جامع بررسی شده است. ساختاری برای زمان بندی مبدل آنالوگ به دیجیتال پیشنهاد شده که موجب کاهش توان مصرفی سیستم می گردد. علاوه بر این، به منظور کاهش سطح اشغالی و توان مصرفی در سیستم های واسط حسگر بیومدیکال چند کاناله، سیستمی پیشنهاد شده که علاوه بر کاهش سطح اشغالی تراشه، توان مصرفی نیز در آن کاهش یافته است. تقویت کننده تک کاناله طراحی شده در تکنولوژی 0.18 ?m و تغذیه 1.8 v پیاده سازی و ساخته شده است. نتایج تست تراشه نشان می دهد که تقویت کننده دارای بهره باند میانی قابل تنظیم از 52.5 db تا 57.5 db می باشد. همچنین فرکانس قطع پایین مدار (fl) در دو محدوده 4 hz و 300 hz قابل شکل دهی بوده که در فرکانس 300 hz قابل تنظیم نیز می باشد. فرکانس قطع بالای تقویت کننده 10 khz و قابل تنظیم است. نویز ارجاع داده شده به ورودی تقویت کننده و ضریب کارایی نویز (nef) آن به ترتیب برای fl = 300 hz برابر با 2.38 ?vrms و 3.07 و برای fl = 4 hz برابر با 2.6 ?vrms و 3.38 می باشد. همچنین اعوجاج (thd) کل تقویت کننده برای ورودی های با دامنه کوچک تر از 3.9 mvp-p کمتر از 1% باقی می ماند. توان مصرفی تقویت کننده به همراه مدارهای بایاس برابر با 20.8 ?w می باشد. سطح اشغال شده توسط تقویت کننده بر روی تراشه برابر با 0.065 mm2 است. علاوه بر این، مبدل آنالوگ به دیجیتال sar آسنکرون پیشنهاد شده برای مدارات واسط حسگر بیومدیکال قادر است که تنها با استفاده از یک مولد کلاک خارجی 200 khz، از 8 کانال با نرخ 25 ks/s نمونه برداری کند. استفاده از این مبدل باعث کاهش 40% توان مصرفی مدار پیشران مبدل نسبت به ساختارهای متداول سنکرون شده است. ضمناً تقویت کننده 8 کاناله پیشنهاد شده تنها 6.12 µw در ازای هر کانال از تغذیه 1.8 v مصرف می کند. نویز ارجاع داده شده به ورودی هر کانال در این ساختار برابر با 3.69 µvrms و nef آن برابر با 2.57 می باشد.

در این رساله یک رویکرد فشرده سازی سیگنال های عصبی مبتنی بر تبدیل های whtو dct پیشنهاد می شود. بر مبنای این رویکرد، دو سامانه فشرده سازی داده های عصبی برای استفاده در سامانه های ثبت چند کاناله عصبی قابل کاشت در بدن طراحی و پیاده سازی شده است. کارایی روش پیشنهادی روی سیگنال های عصبی واقعی و همچنین سیگنال های عصبی سنتز شده مورد ارزیابی قرار گرفته است. این روش قادر است نرخ فشرده سازی حدود 70 ( 70 برابر کاهش داده) ارائه کند در حالی که خطای نرمالیزه rms سیگنال-بازسازی شده بعد از فشرده سازی حدود 5% است. مسائل و ملاحظات فشرده سازی سیگنال های عصبی با استفاده از این روش، از دیدگاه پردازش سیگنال به طور کامل مطالعه شده است. یک سامانه 128 کاناله فشرده سازی داده های عصبی مبتنی بر wht طراحی و پیاده سازی شده است. این طراحی با استفاده از تکنولوژی 65nm cmos سنتز شده و شبیه سازی بعد از طرح بندی با لحاظ کردن تاخیر ها و همچنین نرخ فعالیت سویچینگ گره های مدار انجام شده است. این سامانه در ولتاژ تغذیه1.2v توان 59.2µw را مصرف می کند و اندازه سطح آن 0.29mm2 است. یک نسخه 64 کاناله از این طراحی برای ساخت ارسال شده است. تکنیک کاهش ولتاژ تغذیه تا زیر ولتاژ آستانه به منظور کاهش توان مصرفی به کار گرفته شده و با کاهش ولتاژ تغذیه از 1.2v به 0.5v توان مصرفی حدود 80% کاهش یافته است. بر مبنای روش فشرده سازی مبتنی بر dct، یک پردازشگر 128 کاناله سیگنال های عصبی طراحی و پیاده سازی شده است. این پردازشگر علاوه بر فشرده سازی سیگنال های عصبی، داده های فشرده شده تمام کانال ها را به صورت یک رشته بیت سریال آماده می کند. پردازشگر طراحی شده قادر است در شرایط فعالیت همزمان همه کانال ها با نرخ آتش کردن 70spike/s بدون از دست رفتن پتانسیل های عمل یا بوجود آمدن تاخیر اضافی، همه آنها را پشتیبانی کند. این پردازشگر با استفاده از تکنولوژی 65nm cmos سنتز شده و دارای مساحت 0.455mm2 با توان مصرفی 33.06µw در ولتاژ تغذیه 1.2v است. پایین بودن توان مصرفی و همچنین ابعاد طراحی های انجام شده در این رساله آنها را برای استفاده در سامانه های ثبت چندکاناله عصبی قابل کاشت در بدن مناسب می کند.

‏‏ این پایان نامه به طراحی و شبیه سازی بلوک های ساختاری در یک آرایه آنالوگ برنامه پذیر ‏میدانی می پردازد. این پایان نامه برای پوشش مدارهای مختلف با کاربرد عام و کاربرد مهندسی ‏پزشکی هدف گذاری شده است. بنابراین مدارهای انتخاب شده در سه نوع ‏cab ‏ مختلف با ‏کاربردهای متفاوت قرار گرفته اند. ‏cabها به ترتیب برای کاربردهای خاص مهندسی پزشکی، کاربرد ‏عام و مدارهای معمول مورد استفاده و در نهایت کاربرد دیجیتال دسته بندی شده اند. ‏ در ‏cab‏ با کاربرد خاص از مدار تقویت کننده ی سیگنال های عصبی و مبدل دیجیتال به آنالوگ ‏استفاده شده است. در ‏cab‏ با کاربرد عمومی تقویت کننده ی عملیاتی هدایت انتقالی، مرجع شکاف ‏باند و آینه جریان قابل برنامه ریزی به کار رفته است. ‏cab‏ دیجیتال شامل تعدادی گیت منطقی ‏nand‏ و ‏nor‏ و مدار اشمیت تریگر است.‏ مدارهای طراحی شده توسط نرم افزار شبیه ساز ‏hspice‏ شبیه سازی شده، در آخر جانمایی ‏مدارهای طراحی شده توسط نرم افزار ‏l-edit‏ انجام شده است. مدارهای استخراج شده از جانمایی ‏این مدارها سپس شبیه سازی مجدد شده و صحت عملکرد آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. ‏ در مرحله ی طراحی و شبیه سازی مداری، فن آوریcmos ‎‏ ‏‎0.18-µm 1p6m‎‏ شرکت ‏tsmc‏ ‏استفاده گردیده و از صحت عملکرد و حصول کیفیت مورد انتظار در بدترین حالت های گوشه ای ‏فرآیند نیز اطمینان حاصل شده است. منبع تغذیه ی مورد استفاده ?/? ولت است. مساحت و توان ‏مصرفی بدون احتساب سوئیچ ها برای ‏cab‏ با کاربرد خاص ‏‎ mm2‎‏?????/? و ‏‎µw‏ ?/???، برای ‏cab‏ با کاربرد عمومی ‏‎µm2‎‏ ???/???? و ‏‎µw‏ ?? و برای برای ‏cab‏ دیجیتال ‏‎µm2‎‏ ??? است.‏ ‏

در این پایان نامه روشی برای کنترل تطبیقی تغذیه ی مصرفی در طبقه ی خروجی ریزسیستم های تحریک عصبی مبتنی بر روش جریانی پیشنهاد شده است. برای این منظور از کلیدزنی بین خروجی های طبقه های مختلف یک پمپ بار بهره برده شده است. این روش پیشنهادی که از هیچ عنصر خارجی استفاده نمی کند، نه تنها از تلفات فاز کاتودیک می کاهد بلکه امکان بازیابی انرژی ذخیره شده در خازن بافت را در فاز آنودیک فراهم می کند. این روش هم چنین از چند تحریک همزمان با تغذیه های متفاوت پشتیبانی می کند. از جمله مزایای دیگر این روش امکان پذیر ساختن پیاده سازی طبقه ی خروجی تحریک با تغذیه های بین 0 تا 9 ولت در تکنولوژی استاندارد tsmc 0.18 ?m triple-well cmos است. روش پیشنهادی منجر به ذخیره ی انرژی تا 3/64 % نسبت به یک طبقه خروجی ایده آل با تغذیه ی ثابت و 4/80 % نسبت به طبقات خروجی مرسوم با تغذیه ی ثابت شد. برای پیاده سازی مداری روش پیشنهادی، پمپ باری با چهار طبقه و ظرفیت خازنی مجموعاً کم تر از یک نانوفاراد طراحی شد که نشان می دهد مجتمع پذیری این روش امکان پذیر خواهد بود. این پمپ بار قابلیت تولید ولتاژهای تغذیه ای برابر با یک، دو، سه و چهار برابر ورودی خود را دارد. در این مدار، با به کارگیری روش هایی نظیر گرایش پویای بدنه و استفاده ی مجدد از بار الکتریکی و همین طور جلوگیری از جریان بازگشتی از خروجی به ورودی، بازدهی برابر با 14/83 % برای چهار طبقه و جریان بار 800 میکروآمپر به دست آمده است، این پمپ بار پیشنهادی نرخ تبدیل ولتاژی برابر با 8.186 v / 1.8 v تحت بار 800 میکروآمپر از خود نشان داده است. علاوه بر این، در این پایان نامه مداری برای استخراج لبه های ولتاژی بین سطوح مختلف تغذیه در سطح مبنای دیجیتال پیشنهاد شده است که تنها دارای تلفات پویا بوده و از یک ترانزیستور کوچک و یک خازن 324 ff تشکیل شده است.

در این پایان نامه، دو دمدولاتور bpsk با توان مصرفی بسیار کم با نرخ داده بالا برای ادوت قابل کاشت در بدن ارائه شده است. این دمدولاتور ها در داخل بدن کاشته خواهند شد و داده و کلاک مورد نیاز برای میکروسیستم کاشته شده در بدن را آشکار و بازیابی می کنند. هر دو دمدولاتور ابتدا موج bpsk دریافتی را به کمک یک مدار اشمیت تریگر به صورت دیجیتالی تبدیل می کنند. دمدولاتور اول از داده بازیافت شده برای تولید کلاکی سنکرون شده با داده استفاده می کند و به کمک مونواستابل و سلول تاخیر کلاکی با دوره وظیفه 50% تولید خواهد کرد که برای آشکارسازی داده نیز مورد استفاده قرار می گیرد. این دمدولاتور برای فرکانس موج حامل 10mhz طراحی شده است و توانایی بازیابی داده با نرخ 10mbps را دارد. دمدولاتور دوم به فرکانس موج حامل وابسته نیست و خود را به راحتی با فرکانس سیگنال bpsk منطبق می کند. این دمدولاتور همانند دمدولاتور اول از داده بازیابی شده برای تولید کلاکی سنکرون شده استفاده می کند، سپس این کلاک به همراه قله های دامنه سیگنال bpsk برای تولید کلاکی با دوره وظیفه ثابت استفاده خواهد شد. با کمک کلاک بازیابی شده از موج bpsk در نقاط خاصی نمونه برداری می شود که این نمونه ها نماینده داده مدوله شده خواهند بود. هر دو دمدولاتور پیشنهادی این توانایی را دارند که داده مدوله شده را با نرخ drcf 100% آشکار کنند که نشان دهنده استفاده بهینه از موج حامل می باشد. کلاک بازیابی شده در هر دو مدولاتور دارای دوره وظیفه ثابتی می باشد که این توانایی را به بخش های بعدی میکروسیستم می دهد تا از هر دو لبه کلاک بهره ببرد. همچنین در پیاده سازی مداری دمدولاتور دوم تنها از مدارهای دیجیتال استفاده شده است که باعث می شود نسبت به دمدولاتور اول نسبت به تغییرات فرآیند ساخت مقاوم تر باشد و توانایی دمدوله کردن موج دریافتی تا نرخ 100mbps را دارد. هر دو دمدولاتور در تکنولوژی استاندارد cmos 0.18µm طراحی و شبیه سازی شده اند و توان مصرفی دمدولاتور اول با نرخ داده 10mbps در ولتاژ تغذیه 1.8v در حالت tt برابر 27.2µw و دمدولاتور دوم با همین شرایط برای نرخ داده 10mbps و 100mbps به ترتیب دارای توان مصرفی 58.62µw و 180µw می باشد. درستی عملکرد دمدولاتور ها در گوشه های دیگر تکنولوژی نیز مشاهده شده است. همچنین برای بررسی صحت عملکرد مدارهای پیشنهادی دمدولاتور اول بر روی برد چاپی پیاده سازی شده است.

در این پژوهش ابتدا با مروری بر لینک های بدون سیم برای انتقال داده و توان در ریز سیستم های قابل کاشت در بدن پرداخته شد. سپس بطور خاص بحث لینک های خازنی با مدلینگ آن توسط المان های مداری، تحلیل و آنالیز کامل لینک و اثر تک تک المان ها در انتقال توان و داده توسط معادلات جبری و سپس شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت این روش با استانداردهای بین المللی ایمنی بافت مورد ارزیابی قرار گرفت. کلمات کلیدی: لینک های سلفی، لینک های خازنی، ریز سیستم های قابل کاشت در بدن، انتقال بی سیم داده وتوان

رتینایتس پیگمنتوزا و دژنراسیون ماکولا از شایع ترین بیماری هایی هستند که منجر به اختلال در سیستم بینایی می گردند. در این بیماری ها به دلیل از دست دادن عملکرد گیرنده های نوری، فرد بینایی خود را به تدریج از دست می دهد. با این وجود، درصد بالایی از سلول های عصبی متصل به گیرنده های نور، سالم باقی می مانند و با تحریک الکتریکی این سلول ها می توان حس بینایی را به افراد بازگرداند. پروتزهای بینایی که با تحریک شبکیه با سیستمی که قادر به تبدیل تصاویر به سیگنال های الکتریکی مناسب باشد، این کار را انجام داده و شامل دو بخش بیرون چشمی و درون چشمی می باشند که به یکدیگر پیوند شده اند. در خارج چشم از یک دوربین برای ضبط تصاویر استفاده می شود. در حالت کلی تصاویر ضبط شده به صورت بی سیم به سیستم کاشته شده در بدن انتقال داده می شوند. بخشی که درون کره چشم قرار می گیرد خود شامل سه قسمت است. اولین بخش، گیرنده بی سیم و دومین بخش پردازشگر یا کنترل کننده دیجیتال می باشد و سومین بخش آن، مدار تحریک و آرایه الکترودی است. مطالبی که در این رساله بیان شده است شامل طراحی، ساخت، و آزمایش های عملی انجام شده بر روی پایانه تحریک ارائه شده برای به کارگیری در یک پروتز بینایی شبکیه ای می باشد. در پایانه تحریک ارائه شده، علاوه بر امکان تولید سیگنال های مربعی مرسوم، توانایی تولید سیگنال های نمایی صعودی و نزولی که قابلیت برنامه پذیری در ثابت زمانی را نیز دارند، تعبیه شده است. طبقه خروجی پایانه تحریک طراحی شده، شامل یک مدار ناقل جریان کلاس b برای انتقال جریان تحریک به بافت هدف در محدوده ±96µa می باشد که با ویژگی های مقاومت خروجی بسیار بالا و قابلیت کار در تغییرات وسیع در گره خروجی، طراحی شده است. زمان دوام سیگنال تحریک اعمالی به بافت هدف، برنامه پذیر بوده و می تواند در بازه 100µs تا 3ms قرار گیرد. دامنه سیگنال های تحریک نیز بوسیله مدارهای مبدل دیجیتال به آنالوگ جریانی تنظیم می شوند. پایانه تحریک ارائه شده در این رساله، در تکنولوژی ibm 130nm طراحی و ساخته شده است و مساحت تراشه برابر با 1.5mm × 1.5mm می باشد. با توجه به نتایج آزمایش های عملی انجام شده، مقدار inl و dnl مدار مبدل دیجیتال به آنالوگ جریانی طراحی شده، به ترتیب، برابر 0.23lsb و 0.346lsb می باشد. همچنین نتایج آزمایش های عملی انجام شده، مشخص کرده است که هنگامی که پایانه تحریک ارائه شده به باری به بزرگی 25k? متصل می شود، ویژگی های خواسته شده از آن را برآورده می کند و تغییرات مقادیر ثابت زمانی در بازه 25µs تا 120µs برای سیگنال نمایی نزولی و از مقدار 55µs تا 200µs برای سیگنال نمایی صعودی، امکان پذیر شده است. توان مصرفی این تراشه، برای تولید موج مربعی برابر 3.4mw می باشد و ولتاژهای تغذیه مورد نیاز در این طراحی، به کمک مدارهای تزریق بار از ولتاژ 1.2v به مقادیر ±3.3v تأمین گشته اند.

در این پایان نامه بلوک میکسر یک سیستم استخراج نرخ ضربان قلب بدون تماس با استفاده از رادار داپلر مایکروویو به صورت تمام مجتمع در تکنولوژی ساخت 0.18um شرکت tsmc طراحی و توسط نرم افزار ads2009 شبیه سازی، و توسط نرم افزار cadence چیدمان (layout) آن ترسیم گردیده است. تمرکز کار بر روی اصلاح اتلاف تبدیل میکسر، و تا حد امکان عدم تضعیف پارامترهای دیگر میکسر از جمله نویز، iip3 و p1db است. در بخش اصلی این پایان نامه، نسبت به طراحی میکسر حلقه مقاومتی، با ایده بایاس نمودن گیت های هسته میکسر اقدام گردیده است. با اجرای این ایده در این پایان نامه، موفق به دست یابی به اتلاف توانی به میزان 17% کمتر نسبت به مقالات قبلی مشابه روی این نوع میکسر شده ایم. در شبیه سازی ها iip3 مدار بدون بایاسینگ گیت برابر 15.579dbm به دست آمده است در حالی که با اعمال این ایده به مدار این مقدار به 17.694dbm افزایش یافته است.