Un amplificador de instrumentación de esquina de paso alto de 73,9 mHz robusto frente a PVT con un resistor de retroalimentación híbrido SCF-SCR-PR
Autores: Xu, Hao; Liu, Yunda; Duan, Yachi; Li, Tianke; Zhang, Jun; Li, Zhiqiang; Zhang, Haiying
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un amplificador de instrumentación de esquina de paso alto de 73,9 mHz robusto frente a PVT con un resistor de retroalimentación híbrido SCF-SCR-PR
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Señales fisiológicas
Amplitudes de bajo nivel
Amplificador de instrumentación
AI con acoplamiento capacitivo
Resistor híbrido
Esquina de paso alto
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Los circuitos de front-end analógicos (AFE) desempeñan un papel importante en la adquisición de señales fisiológicas con amplitudes de bajo nivel (desde decenas de V hasta decenas de mV) y rangos de frecuencia baja de banda ancha (desde sub-Hz hasta varios cientos de Hz). Poseyendo una alta impedancia de entrada, un amplificador de instrumentación (IA) amplifica con precisión señales de baja amplitud y baja frecuencia, lo que lo hace adecuado para los circuitos de AFE. Este trabajo demuestra un IA acoplado capacitivamente cuya resistencia de retroalimentación es realizada por el resistor híbrido propuesto, que consiste en un filtro pasa bajos de capacitor conmutado, un resistor de capacitor conmutado y un filtro pasa bajos de tiempo continuo. El IA acoplado capacitivamente logra una resistencia de tera-ohmios (TOhm) y es insensible a las variaciones de proceso, voltaje y temperatura (PVT). Los resultados de la simulación muestran que el IA propuesto ilustra una esquina de paso alto de 73.9 mHz, y el cambio de su esquina de paso alto con la temperatura es de 0.05 mHz/ degreesC. Con la variación en las esquinas PVT, la diferencia entre los valores máximo y mínimo de la esquina de paso alto del IA acoplado capacitivamente propuesto es solo de 0.06 Hz. El diseño se implementó en un proceso CMOS estándar de 130 nm. El AFE con el IA acoplado capacitivamente propuesto logra una relación señal-ruido y distorsión (SNDR) de 53.9 dB y una distorsión armónica total (THD) de 69.5 dB.
Descripción
Los circuitos de front-end analógicos (AFE) desempeñan un papel importante en la adquisición de señales fisiológicas con amplitudes de bajo nivel (desde decenas de V hasta decenas de mV) y rangos de frecuencia baja de banda ancha (desde sub-Hz hasta varios cientos de Hz). Poseyendo una alta impedancia de entrada, un amplificador de instrumentación (IA) amplifica con precisión señales de baja amplitud y baja frecuencia, lo que lo hace adecuado para los circuitos de AFE. Este trabajo demuestra un IA acoplado capacitivamente cuya resistencia de retroalimentación es realizada por el resistor híbrido propuesto, que consiste en un filtro pasa bajos de capacitor conmutado, un resistor de capacitor conmutado y un filtro pasa bajos de tiempo continuo. El IA acoplado capacitivamente logra una resistencia de tera-ohmios (TOhm) y es insensible a las variaciones de proceso, voltaje y temperatura (PVT). Los resultados de la simulación muestran que el IA propuesto ilustra una esquina de paso alto de 73.9 mHz, y el cambio de su esquina de paso alto con la temperatura es de 0.05 mHz/ degreesC. Con la variación en las esquinas PVT, la diferencia entre los valores máximo y mínimo de la esquina de paso alto del IA acoplado capacitivamente propuesto es solo de 0.06 Hz. El diseño se implementó en un proceso CMOS estándar de 130 nm. El AFE con el IA acoplado capacitivamente propuesto logra una relación señal-ruido y distorsión (SNDR) de 53.9 dB y una distorsión armónica total (THD) de 69.5 dB.