طراحی و پیاده سازی یک مدولاتور موقعیت پالس برای ارسال اطلاعات کانال های موازی ثبت سیگنال عصبی

یکی از بخش های جدایی ناپذیر سیستم های چندکاناله با تعداد کانال بالا، بلوک مبدل آنالوگ به دیجیتال است. در این پایان نامه مبدل آنالوگ به دیجیتالی متناسب با مقتضیات ریزسیستم های قابل کاشت در بدن برای ثبت سیگنال های عصبی ارائه شده است. عملکرد مبدل آنالوگ به دیجیتال ارائه شده مبتنی بر شیب دیجیتال است. در واقع یک شیب دیجیتال به عنوان ولتاژ مرجع تولید شده و با سیگنال ورودی مقایسه می شود. از آنجا که بلوک مولد شیب دیجیتال بلوک اصلی مصرف کننده توان و مساحت اشغالی است، می توان با اشتراک گذاری این بلوک میان تمامی کانال ها در میزان مساحت و توان مصرفی اختصاص داده شده به هر کانال بهبود حاصل نمود. ویژگی دیگر مبدل ارائه شده، مشخصه غیرخطی آن می باشد که متناسب با خصوصیات سیگنال های عصبی، بصورت تابع نمایی انتخاب شده است بدین صورت که دامنه های نزدیک به قله پتانسیل عمل با رزولوشنی بیشتر از دامنه های نزدیک به سطح نویز سیگنال عصبی نمونه برداری می شوند. انتخاب این مشخصه علاوه بر ایجاد بهبود در مشخصات سیگنال بازسازی شده مانند کاهش محتوای نویز پس زمینه سیگنال عصبی بازسازی شده نسبت به سیگنال عصبی اصلی و درنتیجه افزایش نسبت سیگنال به نویز (snr) برای سیگنال بازسازی شده، مزایایی از قبیل کاهش فرکانس کاری مدار و کاهش نرخ داده را به همراه خواهد داشت. بنابراین بلوک مولد شیب دیجیتال، شیبی با مشخصه نمایی تولید کرده و با اشتراک گذاری آن در میان تمامی کانال ها، از یک طرف فرکانس کاری مبدل آنالوگ به دیجیتال مستقل از تعداد کانال ها می شود و همچنین در توان و مساحت اشغالی صرفه جویی می گردد، از طرف دیگر نرخ داده و فرکانس کاری مدار کاهش و مقدار snr افزایش می یابد. بنابراین با استفاده از مشخصه نمایی، رزولوشن مبدل آنالوگ به دیجیتال پیشنهادی برابر 6 بیت فیزیکی انتخاب شده است که دامنه های بالا را با رزولوشن معادل 8 بیت و دامنه های نزدیک به سطح نویز سیگنال عصبی را با رزولوشنی معادل 3 بیت نمونه برداری می کند. بنابراین % 25 در پهنای باند نسبت به مبدلی با مشخصه خطی صرفه جویی می شود. فرکانس کاری مدار mhz 28/1 و فرکانس نمونه برداری از سیگنال برابر ksample/s 20 است. مدار در فناوری µm 18/0 سی ماس و تغذیه v 8/1 طراحی شده است. توان مصرفی کل مدار برابر µw 3/8 است که از این میزان µw 8/7 آن مربوط به بلوک مولد ولتاژ مرجع می باشد.