طراحی یک تقویت کننده لگاریتمی برای ورودی سیستم دریافت سیگنال های عصبی

توانایی مونیتور کردن فعالیت الکتریکی نورون ها در مغز، امکان مطالعه فعالیت های مغزی را برای دانشمندان و محققان فراهم می کند. در دهه های 1980 و 1990 توسعه الکترودهایی که با روش های میکرو الکترونیک ساخته می شوند، امکان ثبت فعالیت بسیاری از نورون ها را فراهم کرده است. امروزه تلاش بر این است که بتوان سیستم ثبت سیگنال های عصبی شامل: میکروالکترودها، مدارات آنالوگ، بخش پردازش و قسمت بیسیم را به صورت مجتمع ساخت تا قابل کاشت در بدن باشد. برای این منظور این مدارات باید کوچک باشند و توان مصرفی پائین داشته باشند تا گرمای ایجاد شده از آنها به مغز آسیب نرساند. با توجه به دامنه کوچک سیگنال های عصبی و امپدانس بزرگی که در سطح مشترک الکترودها و بافت مغز وجود دارد، لازم است که سیگنال های دریافت شده از الکترودها قبل از تبدیل به سیگنال های دیجیتال و پردازش تقویت شوند. تقویت کننده ورودی سیستم عصبی باید دارای ویژگی های زیر باشد: 1. کم نویز باشد تا بتواند سیگنال هایی با دامنه های کوچک در حد 30 میکرو ولت را تقویت کند. 2. رنج دینامیکی آن به اندازه کافی باشد تا بتواند سیگنال هایی با دامنه بزرگ در حد 2 میلی ولت را تقویت کند. 3. پهنای باند فرکانسی بین 1 هرتز تا 5 کیلوهرتز را پوشش دهد. 4. سایز کوچک و توان مصرفی پائین داشته باشد. 5. امپدانس ورودی آن بیشتر از امپدانس سطح مشترک الکترود و بافت مغز باشد. در این پایاننامه برای تقویت سیگنال های عصبی تقویت کننده لگاریتمی پیشنهاد می شود که سیگنال های با دامنه کمتر با بهره بالاتری نسبت به سیگنال های با دامنه بالاتر تقویت شوند. مدار طراحی شده برای اینکه قابل کشت در بدن باشد، باید حدالامکان سایز کوچک و توان تلفاتی کم داشته باشد. به همین منظور تکنولوژی 90 نانومتر مورد استفاده قرار گرفته است.این تقویت کننده بهره قابل توجهی در مقایسه با تقویت کننده های قبلی دارد. در مورد سایر مشخصات این تقویت کننده قابل مقایسه با تقویت کننده های قبلی است.