Un enfoque novedoso para el diseño de amplificadores de asentamiento rápido para la detección de señales biológicas
Autores: Alonso Rivas, Eduardo; Scandurra, Graziella; Ciofi, Carmine; Rodríguez-Morcillo García, Carlos; Giannetti, Romano
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un enfoque novedoso para el diseño de amplificadores de asentamiento rápido para la detección de señales biológicas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Método
Electrodos
Resistencia
Amplificadores
Filtro
Mediciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
El método más común utilizado para recoger señales biomédicas es a través de electrodos metálicos acoplados a la entrada de amplificadores de alto rendimiento y bajo ruido. Desafortunadamente, los electrodos, entre otros efectos, introducen una resistencia de contacto no deseada y un potencial de contacto. El potencial de contacto debe ser rechazado, ya que de lo contrario causaría la saturación de la etapa de entrada de los amplificadores, y esto se logra casi siempre mediante la inserción de un simple filtro paso alto RC en la ruta de la señal de entrada. La resistencia de contacto debe ser estimada para garantizar que no afecte las mediciones correctas. Existen métodos para estimar la resistencia de contacto mediante la modificación dinámica de la configuración de la red de entrada, pero debido a la presencia del filtro RC de entrada, se inducen transitorios largos cada vez que se produce un cambio entre diferentes configuraciones de entrada, por lo que el tiempo de medición puede volverse inaceptablemente largo. En este documento, proponemos una nueva topología para una red de eliminación de CC en la entrada del amplificador de señal diferencial que resulta en un filtro de CA cuya constante de tiempo puede ser cambiada continuamente mediante un voltaje de control. De esta manera, podemos acelerar la recuperación de los transitorios estableciendo constantes de tiempo muy cortas (durante el proceso de estimación de la resistencia de entrada) mientras mantenemos la capacidad de obtener frecuencias de corte muy bajas estableciendo una constante de tiempo mucho más grande durante las mediciones reales. Se construyó y probó un prototipo del sistema para demostrar la ventaja del enfoque que proponemos en términos de tiempo de medición reducido.
Descripción
El método más común utilizado para recoger señales biomédicas es a través de electrodos metálicos acoplados a la entrada de amplificadores de alto rendimiento y bajo ruido. Desafortunadamente, los electrodos, entre otros efectos, introducen una resistencia de contacto no deseada y un potencial de contacto. El potencial de contacto debe ser rechazado, ya que de lo contrario causaría la saturación de la etapa de entrada de los amplificadores, y esto se logra casi siempre mediante la inserción de un simple filtro paso alto RC en la ruta de la señal de entrada. La resistencia de contacto debe ser estimada para garantizar que no afecte las mediciones correctas. Existen métodos para estimar la resistencia de contacto mediante la modificación dinámica de la configuración de la red de entrada, pero debido a la presencia del filtro RC de entrada, se inducen transitorios largos cada vez que se produce un cambio entre diferentes configuraciones de entrada, por lo que el tiempo de medición puede volverse inaceptablemente largo. En este documento, proponemos una nueva topología para una red de eliminación de CC en la entrada del amplificador de señal diferencial que resulta en un filtro de CA cuya constante de tiempo puede ser cambiada continuamente mediante un voltaje de control. De esta manera, podemos acelerar la recuperación de los transitorios estableciendo constantes de tiempo muy cortas (durante el proceso de estimación de la resistencia de entrada) mientras mantenemos la capacidad de obtener frecuencias de corte muy bajas estableciendo una constante de tiempo mucho más grande durante las mediciones reales. Se construyó y probó un prototipo del sistema para demostrar la ventaja del enfoque que proponemos en términos de tiempo de medición reducido.