Laporan ini membentangkan reka bentuk prapenguat mod arus dengan
frekuensi yang sangat rendah (VLF) untuk aplikasi bioperubatan. Cabaran yang paling
besar dalam mereka bentuk prapenguat mod arus VLF adalah untuk mendapatkan hingar
dan penggunaan kuasa yang rendah dalam reka bentuk. Reka bentuk prapenguat mod arus
VLF beroperasi pada frekuensi 1 Hz hingga 10 kHz. Dalam usaha untuk melaksanakan
prapenguat mod arus VLF dengan hingar dan penggunaan kuasa yang rendah, topologi
penguat yang paling optimum perlu disediakan untuk reka bentuk prapenguat mod arus
VLF. Selain itu, penggunaan kuasa juga perlu dioptimumkan dalam reka bentuk
prapenguat mod arus VLF untuk memenuhi spesifikasi reka bentuk. Topologi penguat
kendalian menyongsang adalah penguat yang paling optimum untuk mencapai objektif
projek ini selepas membuat perbandingan di antara topologi-topologi yang berbeza. Reka
bentuk ini telah dilaksanakan di dalam proses teknologi Silterra 0.13-μm CMOS.
Pembinaan skema dan simulasi pra-bentangan untuk reka bentuk prapenguat mod arus
VLF telah dilakukan menggunakan Cadence untuk menjustifikasikan metrik-metrik
prestasi. Keputusan yang diperolehi daripada simulasi pra-bentangan dibandingkan
dengan spesifikasi reka bentuk yang telah di set. Dengan menggunakan topologi yang
dicadangkan, nilai gandaan voltan maksimum bagi prapenguat mod arus VLF adalah 60
dB manakala ketumpatan arus hingar merujuk kepada masukan adalah 585.6 fA / √Hz
selepas pengoptimaan. Penggunaan kuasa bagi keseluruhan reka bentuk adalah pada 8.34
μW selepas pengoptimaan pada voltan 1 V. Ia dapat disimpulkan bahawa reka bentuk
prapenguat mod arus VLF ini berjaya direka dengan semua metrik prestasi mencapai
spesifikasi reka bentuk.
_______________________________________________________________________________________________________
This report presents the design of a very low frequency (VLF) current mode
preamplifier for the biomedical application. The biggest challenge in designing a VLF
current mode preamplifier is to obtain the low noise and low power consumption in the
design. The design of VLF current mode preamplifier operates at frequency 1 Hz to 10
kHz. In order to implement the VLF current mode preamplifier with the low noise and
low power consumption for the biomedical application, the most optimum amplifier
topology must be provided for the design of the VLF current mode preamplifier. Besides
that, the power consumption also must be optimized in the design of the VLF current
mode preamplifier to fulfill the design specification. The inverting op-amp is the most
optimum amplifier to achieve the objectives of this project after making comparisons
between different topologies. The design was implemented in Silterra’s 0.13-μm CMOS
process technology. The schematic construction and pre-layout simulation of the VLF
current mode preamplifier design were done using Cadence Tool to justify the
performance metrics. Results obtained from the pre-layout simulation were compared
with the design specification set. By using the proposed topology, the maximum voltage
gain of the VLF current mode preamplifier was 60 dB while the input-referred current
noise density was 585.6 fA / √Hz for the post-optimization. The power consumption of
the whole design was on 8.34 μW for the post-optimization at a supply voltage of 1 V. It
can be concluded that the design of the VLF current mode preamplifier is successful with
all performance metrics achieving the design specification.
Design of 0.13-μm cmos vlf current mode preamplifier for biomedical application / Mohamad Amirul Zakaria