Ultra low power multistage current mode logarithmic amplifier for fully implantable cochlear implants
Tamamen implante edilebilir koklear implantlar için çok düşük güç tüketimli çok kanallı akım modlu logaritmik yükselteç
- Tez No: 877807
- Danışmanlar: PROF. DR. HALUK KÜLAH
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
Koklear implantlar (CI), ileri dereceden çok ileri dereceye kadar olan duyma kayıplarında kullanılır. CI'lar, hasar riski, sık batarya değişimi ve estetik kaygı oluşturmalarından muzdarip olduğundan, Tamamen Implante Edilebilir Koklear İmplantlar (FICI) tercih edilir. FICI sensörlerinin limitleri nedeniyle, çok düşük giriş sinyallerini işleyebilen bir ön uç devresine ihtiyaç vardır. Bu tezde, FICI için, dinamik aralık sıkıştırma ve yükselteç bloğu olarak kullanılmak üzere çok kanallı akım modlu logaritmik yükselteçler (LA) sunulmuştur. MOSFET'in eşik altı bölgesinde çalışması, paralel yükseltme paralel toplama (PAPS) yöntemiyle birleştirilir, böylece nano-mikro amper aralığındaki sinyaller için geniş giriş dinamik aralık kapsamı ve ultra düşük güç dağılımı ile doğru ve üretimle değişmez logaritmik davranış elde edilebilir. Parazitikleri içeren simülasyonlar, PAPS devresinin başarılı bir şekilde 20nA-2uA giriş akımları için 40dB giriş dinamik aralığını 11.5dB çıkış dinamik aralığına 2.5uW güç tüketimiyle başarıyla sıkıştırdığını göstermektedir. Kanal seçici akım modlu logaritmik yükselteç, günlük akustik bandı kapsamayı amaçlamaktadır; bu nedenle, girişler belli bir eşiğin altındayken, ön-yükseltme yapan kanal seçme mekanizması uygulanır. Bu, alt devrelerin işlevselliğini güç tüketimindeki artış en aza indirilirken garanti eder. Parazitikleri içeren simülasyon sonuçları, kanal seçici LA'ın, 5nA-2uA giriş akımları için, 52dB giriş dinamik aralığını 13dB'ye 19.17uW güç tüketimiyle sıkıştırdığını göstermektedir. Hem PAPS hem de kanal seçici LA'lerin iki versiyonu vardır: harici beslemeli ve kendinden beslemeli. Harici beslemeli versiyonlar farklı sensörlerle kullanılabilinirken kendinden beslemeli versiyonlar harici kaynağa olan bağımlılığı ortadan kaldırır. Ayrıca, sunulan logaritmik yükselteçler, akım modlu FICI arayüz devresiyle birleştirilmiş ve sistem uyumluluğu doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Cochlear implants (CI) are used for severe to profound hearing losses. Since CIs suffer from damage risk, frequent battery replacement and aesthetic concern, Fully Implantable Cochlear Implants (FICI) are preferred. Due to limitations of FICI sensors, a front end circuitry that can process very low inputs is needed. In this thesis, multistage current mode logarithmic amplifiers (LA) are presented to be used as dynamic range compression and amplification blocks for FICI. MOSFET's subthreshold region operation is combined with parallel amplification parallel summation (PAPS) method so that accurate and process invariant logarithmic behavior can be achieved with wide input dynamic range coverage and ultra-low power dissipation for signals in the nano-micro ampere range. Parasitic extracted (PEX) simulations show that PAPS circuit successfully compresses 40dB input dynamic range to 11.5dB output dynamic range with 2.5uW power dissipation for 20nA-2uA input currents. Channel selective current mode logarithmic amplifier aims to cover daily acoustic band; therefore, channel selection mechanism is implemented which pre-amplifies inputs when they are below certain threshold. This guarantees functionality of sub-circuits while increase in power dissipation is minimized. PEX simulation results show that channel selective LA compresses 52dB dynamic range to 13dB for 5nA-2u$A input currents while dissipating 19.17uW. Both PAPS and channel selective LAs have two versions: externally biased and self biased. Externally biased versions can be used with various sensors while self biased versions eliminate dependency to external source. Presented logarithmic amplifiers are also combined with remaining FICI interface circuit blocks and system compatibility is confirmed.
Benzer Tezler
- Design and implementation of an interface circuit for piezoelectric energy harvesters
Piezoelektrik enerji üreteçleri için arayüz devresi tasarımı ve uygulaması
SALAR CHAMANIAN
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK KÜLAH
DOÇ. DR. ALİ MUHTAROĞLU
- Low noise amplifiers and voltage variable attenuators for sub-6 GHz 5G receiver systems
6 GHz altı 5G alıcı sistemleri için düşük gürültülü yükselticiler ve voltaj değişkenli zayıflatıcılar
ALİ BAHADIR ÖZDÖL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Ultra-low power interface electronics design for fully implantable cochlear implants
Tamamen implante koklear implantlar için çok düşük güçlü arayüz elektroniği tasarımı
HASAN ULUŞAN
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK KÜLAH
DOÇ. DR. ALİ MUHTAROĞLU
- Ultra low power 12-bit 100 ks/s differential sar adc in 65 nm cmos technology
65 nm cmos teknolojisinde aşırı düşük güçlü 12-bit 100 ks/s diferansiyel sar adc
MUHAMMET ALİ DAĞDİBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN DOĞAN
- Ultra-low power SAR ADC design
Ultra-düşük güçlü SAR ADC tasarımı
ALVİN KAYA
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNHAN DÜNDAR