پیشرفت های صورت گرفته در زمینه پزشکی محققان را به این سو رهنمون کرده است که با دریافت سیگنالهای عصبی و پردازش آن می توان اکثر بیماری ها را تشخیص و در درمان آنها اقدام نمود. از آنجا که سیگنالهای عصبی به شکل آنالوگ بوده و در پردازش، بیشتر از شکل دیجیتال سیگنال استفاده می شود ضرورت طراحی مبدل آنالوگ به دیجیتال در کاربردهای پزشکی نیز احساس می شود. در این پایان نامه یک مبدل آنالوگ به دیجیتال خط لوله ای(pipeline) با توان تلفاتی پایین برای دریافت سیگنالهای عصبی طراحی شده است. ابتدا با طراحی سیستمی یک مبدل خط لوله ای با استفاده از نرم افزار matlab و استفاده از نتایج حاصل از آن مبدل نهایی طراحی شد. این مبدل با استفاده از تکنولوژی 90 نانومتر در نرم افزار hspice طراحی شده است. مبدل آنالوگ به دیجیتال طراحی شده با اتلاف توان 8 میلی وات و 8 بیت دقت کاربردهای ویژه ای دارد. با طراحی سوئیچ های آنالوگ در ورودی این مبدل امکان دریافت چندین سیگنال عصبی بصورت همزمان فراهم شده است. با توجه به توان تلفاتی پایین و همچنین استفاده از تکنولوژی 90 نانومتر و در نتیجه کوچک شدن فضای اشغالی، مبدل طراحی شده در ساخت سیستمهای قابل کاشت(implantable) در بدن موجودات زنده و همچنین سیستمهای میکروالکترومکانیکی(mems) نیز کاربرد دارد.

هدف از این پروژه طراحی یک مبدل آنالوگ به دیجیتال اعداد شناور (fp-adc) برای استفاده در سیستم های ثبت سیگنال های عصبی قابل کاشت در بدن می باشند. دو شرط اساسی برای اینکه سیستم مذکور قابلیت کاشت در بدن را داشته باشد، داشتن توان و سطح مصرفی پایین است که در تمام مراحل طراحی این پروژه مد نظر قرار گرفت. سیگنال هایی که از پروب های عصبی قابل کاشت با روش برون سلولی بدست می آیند به دو نوع lfp و spike تقسیم بندی می شوند که برای ثبت همزمان هر دو آنها، رنج دینامیکی در حدود 60 دسی بل مورد نیاز است. در این پایان نامه یک مبدل آنالوگ به دیجیتال اعداد شناور با دقت 6 بیت و رنج دینامیکی 60 دسی بل یا 10 بیت طراحی شده است که قابلیت ثبت همزمان سیگنال های lfp و spike را دارد. این مبدل با استفاده از تکنولوژی 90 نانومتر در نرم افزار hspice طراحی و شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی توان مصرفی بسیار پایین 3/3 میکرو وات از یک منبع تغذیه 8/0 ولت در فرکانس نمونه برداری 500 هزار نمونه بر ثانیه را نشان می دهد. همچنین استفاده از تکنیک اعداد شناور برای کاهش دقت مورد نیاز از 10 بیت به 6 بیت، بکارگیری خازن تضعیف کننده برای آرایه خازنی و طراحی مدار با تکنولوژی 90 نانومتر باعث کاهش فراوان سطح مصرفی این مبدل می شود که این مبدل را برای کاربرد های قابل کاشت مناسب می سازد.