پردازش آنالوگ سیگنالهای ناایستا در دوبعد زمان/فرکانس

تبدیل موجک به عنوان ابزار پردازش سیگنال در دوبعد زمان/فرکانس، قادر به استخراج دقیق اطلاعات سیگنال های ناایستا است. این تبدیل در زمینه ی پردازش سیگنال ناایستا، جای خود را به عنوان ابزاری توانمند باز کرده است؛ از این رو امروزه در پردازش سیگنال های بیومدیکال که عموما ناایستا هستند، بسیار مورد توجه و استفاده قرار گرفته است، و اطلاعات دقیق و جامع حاصل از آن، در تشخیص و درمان بسیاری از بیماری ها مورد استفاده ی پزشکان و محققان قرار می گیرد. در حوزه ی پردازش و بازآفرینی سیگنال های بیولوژیکی، بهینه بودن دو پارامتر توان مصرفی و سطح اشغالی تراشه مهم است. از طرفی پردازش و بازآفرینی دیجیتال سیگنال های بیولوژیکی به دلیل حجم محاسباتی بالا، سرعتی کند، توان مصرفی و سطح اشغالی بالایی دارند؛ به ویژه در زمینه طراحی دستگاه های بیومدیکال قابل کاشت که مهم ترین چالش های این گونه طراحی ها طول عمر باتری است. باتوجه به این موضوع محققان در این زمینه ها بیشتر رو به طراحی آنالوگ آورده اند. تحقق آنالوگ توان پایین، به دلیل توان مصرفی پایین، امکان کاشت دستگاه های بیومدیکال مانند تنظیم کننده ی ضربان قلب و مغز را در بدن بیمار فراهم می کند. در این پژوهش سه نوآوری در زمینه پردازش و بازآفرینی سیگنال های بیولوژیکی ارائه شده است. ابتدا در بحث بازتولید سیگنال های بیولوژیکی، مدار آنالوگی برای بازآفرینی رفتار دینامیکی نورون ها براساس مدل دوخطی izhikevich ارائه شده است. مدار با دو بلوک اکتیو طراحی شده که با تغییر اندازه یک سری منابع جریان و ولتاژ قادر به پیاده سازی مدل های مختلفی از رفتارهای دینامیکی نورون است. نکته جالب این طراحی استفاده از مبدل های جریان است که قابلیت پیاده سازی شبکه های بزرگ نورونی با استفاده از fpaa(field programmable analog array) را فراهم می کند. کار دوم در زمینه ی پردازش سیگنال های ناایستا است. در این بحث، فیلتر آنالوگ موجک گوسی بر اساس بلوک های اکتیو مد جریان در حوزه ی لگاریتم و با تکنولوژی cmos طراحی شده است. این فیلتر متشکل از بلوک های پایهای استکه قابلیت تنظیم فرکانس را داشته و فرکانس قطع هرکدام از این بلوک ها فقط با دو منبع جریان تنظیم می شود. این فیلتر قابلیت پیاده‎سازی مقیاس های مختلف موجک گوسی را دارد که به دلیل کار در فرکانس های پایین می تواند در زمینه ی پزشکی و پردازش سیگنال قلب موثر واقع شود. سومین کار ارائه شده، طراحی یک مبدل rms-dc است که در هر دو زمینه ی پردازش و بازآفرینی سیگنال های بیولوژیکی کاربرد دارد. این طراحی فقط با استفاده از یک ddcc و خازنی با اندازه بسیارکوچک انجام شده است. بلوک پیشنهادشده، قادر به محاسبه مقدار rms سیگنال های ورودی مختلف از جمله: سینوسی، مربعی، مثلثی با دقتی قابل قبول است و قابلیت کار در رنج وسیعی از دامنه ی ورودی را دارد.