Amplificadores de instrumentação integrados de baixo consumo e baixo ruído para aplicações portáteis voltadas ao tratamento de biosinais
This work presents some proposals for low-power and low-noise instrumentation amplifiers aimed at biopotential conditioning, using 0.5 µm CMOS technology. Firstly a theoretical framework about the treatment of biopotentials for wearable and/or portable applications is presented. Following is done...
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Autor principal: | |
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Formato: | Dissertação |
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Publicado em: |
Brasil
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Assuntos: | |
Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27781 |
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Amplificador de instrumentação Amplificador operacional de transcondutância Circuitos integrados Biopotenciais Pseudo-resistores CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
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Amplificador de instrumentação Amplificador operacional de transcondutância Circuitos integrados Biopotenciais Pseudo-resistores CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Viana, Nayana Letícia de Morais Amplificadores de instrumentação integrados de baixo consumo e baixo ruído para aplicações portáteis voltadas ao tratamento de biosinais |
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This work presents some proposals for low-power and low-noise instrumentation amplifiers aimed at biopotential conditioning, using 0.5 µm CMOS technology. Firstly a
theoretical framework about the treatment of biopotentials for wearable and/or portable
applications is presented. Following is done a state of the art review for low power and
low noise instrumentation amplifier architectures. A study about the types of pseudoresistors presented in the literature is also performed. Once this is done, the methodology
used to perform this work is presented. Two OTA (Transconductance Operational Amplifier) architectures were selected to compare noise and consumption, namely: FoldedCascode and Current-Mirror. Current-Mirror topology showed better behavior related
to consumption and gain, while Folded-Cascode behaved better related to the noise. It
is also proposed a methodology for comparative analysis of pseudo resistors, in order
to choose one that optimally meets the requirements of high resistance and low variability. Three instrumentation amplifiers have been implemented: two one-stage amplifiers
(single-ended and fully-differential), and one with two-stages, in order to meet gain and
frequency requirements for the entire range of the biopotentials. The results shown that
the three configurations meet the specifications for use in low power and low noise acquisition systems for portable biosignal applications. |
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ri-123456789-277812019-10-06T05:21:57Z Amplificadores de instrumentação integrados de baixo consumo e baixo ruído para aplicações portáteis voltadas ao tratamento de biosinais Viana, Nayana Letícia de Morais Belfort, Diomadson Rodrigues Catunda, Sebastian Yuri Cavalcanti Soares, Antonio Wallace Antunes Brito Filho, Francisco de Assis Amplificador de instrumentação Amplificador operacional de transcondutância Circuitos integrados Biopotenciais Pseudo-resistores CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA This work presents some proposals for low-power and low-noise instrumentation amplifiers aimed at biopotential conditioning, using 0.5 µm CMOS technology. Firstly a theoretical framework about the treatment of biopotentials for wearable and/or portable applications is presented. Following is done a state of the art review for low power and low noise instrumentation amplifier architectures. A study about the types of pseudoresistors presented in the literature is also performed. Once this is done, the methodology used to perform this work is presented. Two OTA (Transconductance Operational Amplifier) architectures were selected to compare noise and consumption, namely: FoldedCascode and Current-Mirror. Current-Mirror topology showed better behavior related to consumption and gain, while Folded-Cascode behaved better related to the noise. It is also proposed a methodology for comparative analysis of pseudo resistors, in order to choose one that optimally meets the requirements of high resistance and low variability. Three instrumentation amplifiers have been implemented: two one-stage amplifiers (single-ended and fully-differential), and one with two-stages, in order to meet gain and frequency requirements for the entire range of the biopotentials. The results shown that the three configurations meet the specifications for use in low power and low noise acquisition systems for portable biosignal applications. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este trabalho apresenta algumas propostas de amplificadores de instrumentação de baixo consumo e baixo ruído, voltados para o condicionamento de biopotenciais, utilizando a tecnologia CMOS 0,5 µm. Inicialmente é apresentado um referencial teórico acerca do tratamento de biopotenciais voltados a aplicações vestíveis e/ou portáteis. Em seguida, é feita uma revisão do estado da arte para as arquiteturas de amplificadores de instrumentação voltados para baixo consumo e baixo ruído, bem como, realizado um estudo acerca dos tipos de pseudo-resistores presentes na literatura. Feito isso, é apresentada a metodologia empregada para a realização desse trabalho. Foram selecionadas duas arquiteturas de OTA (Amplificador Operacional de Transcondutância) para se realizar um comparativo em relação ao ruído e ao consumo, são elas: Folded-Cascode e Current-Mirror. A arquitetura Current-Mirror mostrou um melhor comportamento em relação ao consumo e ganho, enquanto que a Folded-Cascode se comportou melhor em relação ao ruído. É também proposta uma metodologia para análise comparativa de pseudo-resistores, de modo a se escolher um que atenda de forma ótima os requisitos de alta resistência e baixa variabilidade com a tensão. Foram implementados três amplificadores de instrumentação: dois amplificadores com um estágio (single-ended e fully-differential), e um com dois estágios, de modo a atender requisitos de ganho e frequência para toda a faixa de tratamento de biopotencias. Os resultados obtidos mostram que as três configurações atendem as especificações para utilização em sistemas de aquisição de baixo consumo e baixo ruído para aplicações portáteis voltadas ao tratamento de biosinais. 2019-10-04T20:31:54Z 2019-10-04T20:31:54Z 2019-07-29 masterThesis VIANA, Nayana Letícia de Morais. Amplificadores de instrumentação integrados de baixo consumo e baixo ruído para aplicações portáteis voltadas ao tratamento de biosinais. 2019. 114f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27781 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO |