BINTEP - Preamplificador integrado para señales biológicas

Abstract

En el transcurso del presente proyecto se diseñó, fabricó y caracterizó un preamplificador utilizable como etapa de entrada de un Analog Front End de baja tensión de alimentación, bajo ruido y bajo consumo para tratamiento de señales biológicas. Se utiliza una arquitectura de tipo Biquad, un amplificador pasa-banda que cumple con los requerimientos necesarios para la adquisición y acondicionamiento de las señales ya mencionadas. En particular, en aplicaciones no invasivas para obtener Electrocardiogramas (ECG), Electroencefalogramas (EEG) y Electromiogramas (EMG), se deben filtrar las señales de continua provocadas por la tensión de contacto entre los electrodos y la piel. Para alcanzar la tensión de alimentación requerida, se propone una nueva topología basada en la modificación del Biquad Clásico de [1], utilizando una tecnología de 130 nm. Además se aplican técnicas de linealización y para obtener bajas transconductancias que permitan alcanzar las especificaciones de diseño. Se estudia exhaustivamente el comportamiento del Biquad y la topología propuesta en el presente proyecto, facilitando así un análisis de compromisos y variables críticas de diseño que serán de gran utilidad para futuras implementaciones de la arquitectura. Se fabricó un prototipo de preamplificador que fue probado y caracterizado. El preamplificador diseñado es apto para dispositivos implantables, ya que presenta bajo consumo (30 uA) y puede ser alimentado con una tensión de 1.2 V . Además cuenta con un área total de 0.25 mm2. Presenta un ruido de 1.7 uVrms a la entrada (ancho de banda 12 kHz), una ganancia de 70 V=V y un NEF de 3.2, quedando situado en un lugar competitivo con respecto al estado del arte. En cuanto a compensación de tensión continua a la entrada, se alcanza un rango de -80 mV a 20 mV . Se verificó el correcto funcionamiento del filtro en frecuencias de ECG, EEG y EMG por medio de condensadores externos al integrado. Por último, se proponen posibles mejoras en cuanto a disminución de tensión de alimentación, compensación y ganancia del filtro pasa-banda. Nota : Acceso al texto completo no disponible