การออกแบบวงจรรวมแอนะล็อกส่วนหน้าแบบซีมอส สำหรับระบบแสดงผลสัญญาณชีวภาพแบบพกพา

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เป็นการออกแบบและพัฒนาวงจรซีมอสแอนะล็อกส่วนหน้าแบบแรงดันไฟเลี้ยงต่ำ ที่เหมาะสำหรับอุปกรณ์ติดตามสัญญาณชีวภาพแบบพกพา เช่น สัญญาณคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (Electrocardiogram: EEG) หรือสัญญาณคลื่นไฟฟ้าสมอง (Electroencephalogram: EEG) เป็นต้น โดยได้นำเสนอเทคนิคใหม่สำหรับการพัฒนาวงจรซีมอสแอนะล็อกส่วนหน้าแบบแรงดันไฟเลี้ยงต่ำ ที่ออกแบบวงจรด้วยเทคโนโลยีซีมอสขนาดต่ำกว่าระดับไมครอน วงจรที่นำเสนอได้ทำการศึกษาและออกแบบโดยใช้ค่าพารามิเตอร์โมเดล 0.18 ไมครอน ของ TSMC วงจรออกแบบภายใต้เงื่อนไขที่มอสทรานซิสเตอร์ทุกตัวทำงานอยู่ในย่านอิ่มตัว โดยการออกแบบวงจรอาศัยคุณสมบัติของวงสารสายพานกระแส (CCII) และวงจรโอทีเอแบบปรับค่าได้ด้วยวิธีอิเล็กทรอนิกส์อย่างเป็นเชิงเส้น (EOTA) เป็นหลัก โดยที่โครงสร้างของวงจรประกอบไปด้วยวงจรสายพานกระแส 2 วงจร วงจรโอทีเอแบบปรับค่าได้ด้วยวิธีอิเล็กทรอนิกส์อย่างเป็นเชิงเส้น 2 วงจร และตัวเก็บประจุ 2 ตัว ซึ่งจะทำให้ได้คุณสมบัติของวงจรที่สามารถปรับค่าอัตราขยายแรงดันได้อย่างเป็นเชิงเส้น ด้วยกระแสดีซีไบแอสจากภายนอก อยู่ในช่วง 40dB ถึง 58dB วงจรสามารถทำงานได้ ณ แรงดันโหมดร่วมเป็นศูนย์ ที่แหล่งจ่ายไฟเลี้ยงเท่ากับ +/-0.5V โดยมีการบริโภคกำลังสูงสุดอยู่ที่ 0.42mW ค่าอัตราการกำจัดสัญญาณโหมดร่วม (CMRR) เท่ากับ 223dB ที่อัตราขยาย 800 เท่า(58dB) และมีค่าสัญญาณรบกวนอ้างอิงที่อินพุท เท่ากับ 0.11uVrms/sqrt(Hz) ที่แบนด์วิธของวงจรอยู่ในช่วง 0.1-200 Hz ซึ่งผลที่ได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการสร้างวงจรแอนะล็อกส่วนหน้าด้วยเทคโนโลยีซีมอสระดับต่ำกว่าไมครอนสำหรับอุปกรณ์หรือระบบติดตามสัญญาณชีวภาพได้เป็นอย่างดี คำสำคัญ: วงจรแอนะล็อกส่วนหน้า; ซีมอส; สัญญาณชีวภาพ; วงจรสายพานกระแส; ทรานส์คอนดัคเตอร์

คำสำคัญ