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Minimización de potencia de ruido en interfaces de chip cerebral CMOS

Autores: Stevenazzi, Lorenzo; Baschirotto, Andrea; Zanotto, Giorgio; Vallicelli, Elia Arturo; De Matteis, Marcello

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Minimización de potencia de ruido en interfaces de chip cerebral CMOS


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Bioingeniería

Palabras clave

Estrategias
Interfaces de células de silicio
Procesamiento analógico
Calidad de la señal
Relación señal-ruido
Multiplexación por división de tiempo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 36

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta estrategias específicas de minimización de ruido que deben adoptarse en las interfaces de células de silicio. Para este objetivo, se presenta un modelo completo y general para el procesamiento analógico de la señal proveniente de las uniones célula-silicio. Este modelo se describirá luego a nivel de las etapas individuales y de los parámetros fundamentales que las caracterizan (ancho de banda, ganancia y ruido). Gracias a algunas ecuaciones de diseño, será posible simular el comportamiento de un canal de adquisición multiplexado por división de tiempo, incluyendo los parámetros más relevantes para el procesamiento de la señal, como la amplificación (o potencia de la señal analógica) y el ruido. Este modelo tiene la innegable ventaja de ser particularmente simple de simular e implementar, manteniendo al mismo tiempo una alta precisión en la estimación de la calidad de la señal (es decir, la relación señal-ruido, SNR). Gracias a los resultados de simulación del modelo, será posible establecer un punto de operación óptimo para el frente de ataque para minimizar los artefactos introducidos por el esquema de multiplexación por división de tiempo (TDM) y maximizar el SNR en la entrada del convertidor analógico a digital. Los resultados propuestos proporcionan un SNR de 12 dB con 10 uV de potencia de ruido y 50 uV de potencia de señal (ambos evaluados en la entrada del frente analógico, AFE). Esto es particularmente relevante para las uniones célula-silicio porque demuestra que es posible detectar eventos extracelulares débiles (del orden de unos pocos uV) sin necesidad de aumentar necesariamente la amplificación total del frente de ataque (y, por lo tanto, como una primera aproximación, la potencia eléctrica disipada), mientras se adopta una distribución de ganancia específica a lo largo de la cadena de adquisición.

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