Projeto, simulação e caracterização de pseudorresistores MOS para uso em amplificadores de sinais biológicos
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Tipo de produção
Dissertação
Data
2015
Autores
Pereira, C. F.
Orientador
Giacomini, R.
Periódico
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Citação
PEREIRA, C. F. Projeto, simulação e caracterização de pseudorresistores MOS para uso em amplificadores de sinais biológicos. 2015. 114 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2015 Disponível em: <http://sofia.fei.edu.br:8080/pergamumweb/vinculos/00002c/00002cd5.pdf>. Acesso em: 26 set. 2017.
Texto completo (DOI)
Palavras-chave
Amplificador transistorizado,Resistores,Pseudorresistor,Amplificador para biopotenciais
Resumo
A medida de biopotenciais é muito importante para que se possa estudar melhor o comportamento do corpo humano, para que seja possível a construção de dispositivos que auxiliem alguma deficiência, como no caso das órteses, ou para que se possam identificar doenças, como por exemplo, uma arritmia detectada em um eletrocardiograma, ou até no acompanhamento de sinais vitais de pacientes em casos de emergência. Com o avanço da tecnologia MOS, tornou-se possível o desenvolvimento de dispositivos com dimensões reduzidas, e que satisfazem a maioria das condições necessárias para se obter uma leitura de valores de tensão com qualidade. Foram estudados circuitos integrados em tecnologia CMOS para aplicação em um amplificador para sinais biológicos, onde foi explorado o pseudorresistor, dispositivo implementado a partir de um transistor com uma configuração que permite a obtenção de altos valores de resistência. Com a utilização do pseudorresistor pode-se implementar filtros passa-altas com constantes RC suficientemente elevadas para se preservarem os sinais de interesse de baixas frequências, ao mesmo tempo em que se eliminam níveis contínuos de tensão, prejudiciais às medidas dos biopotenciais. Foram analisados também os efeitos do uso do pseudorresistor substituindo resistores comuns, no comportamento do circuito amplificador, principalmente na melhoria do tempo de recuperação de um transitório de entrada. O estudo foi realizado por meio de simulação de circuitos, simulação de parâmetros elétricos de dispositivos extraídos de leiautes, bem como da caracterização elétrica de circuitos integrados de teste, obtidos através de programa de fabricação multiusuários. Com este trabalho foi possível verificar vários aspectos do funcionamento do pseudorresistor. Foi verificado também que com o uso do pseudorresistor, o amplificador para sinais biológicos possui um desempenho superior comparado com circuitos implementados com resistores convencionais.
The bio-potential measurement is very important to be able to further study the behavior of the human body, so that it is possible to build devices that assist some deficiency, as in the case of ortheses, or diseases that can be identified, such as an arrhythmia detected on an electrocardiogram, or even monitoring vital signs of patients in emergency cases. With the MOS technology advancement, it became possible the development of devices with reduced dimensions, which satisfy most necessary conditions to obtain a reading of voltage values with quality. Were studied some topologies of integrated circuits in CMOS technology for application in a bio-potential amplifier, where was exploited the pseudo-resistor, which is a device implemented from a transistor in a configuration that able to reaches high resistance values. With use of pseudo-resistor, can be made a high-pass filter with a constant RC as high as enough to preserve the signals of interest that have low frequencies and eliminate lower frequencies and continuous levels that may disrupt the measurements of bio-potentials. Were also analyzed, the circuit behavior effects due replacement of the resistor by pseudo-resistor, mainly in improvement of recovery time of a input transitory. This study was realized through circuits simulations, simulations of electrical parameters of devices extracted of lay-outs, and of electrical characterization of integrated circuits for tests, produced through multi-user programs. This study has enabled verify several features of pseudo-resistor behavior. Was also possible to verify that, with pseudo-resistor use the bio-potential amplifier has a better behavior compared to implemented circuits with conventional resistors.
The bio-potential measurement is very important to be able to further study the behavior of the human body, so that it is possible to build devices that assist some deficiency, as in the case of ortheses, or diseases that can be identified, such as an arrhythmia detected on an electrocardiogram, or even monitoring vital signs of patients in emergency cases. With the MOS technology advancement, it became possible the development of devices with reduced dimensions, which satisfy most necessary conditions to obtain a reading of voltage values with quality. Were studied some topologies of integrated circuits in CMOS technology for application in a bio-potential amplifier, where was exploited the pseudo-resistor, which is a device implemented from a transistor in a configuration that able to reaches high resistance values. With use of pseudo-resistor, can be made a high-pass filter with a constant RC as high as enough to preserve the signals of interest that have low frequencies and eliminate lower frequencies and continuous levels that may disrupt the measurements of bio-potentials. Were also analyzed, the circuit behavior effects due replacement of the resistor by pseudo-resistor, mainly in improvement of recovery time of a input transitory. This study was realized through circuits simulations, simulations of electrical parameters of devices extracted of lay-outs, and of electrical characterization of integrated circuits for tests, produced through multi-user programs. This study has enabled verify several features of pseudo-resistor behavior. Was also possible to verify that, with pseudo-resistor use the bio-potential amplifier has a better behavior compared to implemented circuits with conventional resistors.