طراحی مدار نمونه‌بردار و نگهدار غیریکنواخت با توان مصرفی پایین جهت کاربردهای سیگنال‌های زیستی

کاهش حجم داده در مدارهای پردازشگر زیستی در کاهش حافظه‌‌ مورد نیاز و مصرف توان، موثر است. بنابراین برای رسیدن به این هدف، نمونه‌‌برداری غیر‌‌یکنواخت (nus) مورد ‌‌توجه قرار گرفته است. لذا به‌‌کمک یک مدار نمونه‌‌بردار و نگه‌‌دار که به‌‌طور غیریکنواخت از سیگنال زیستی نمونه‌‌برداری می‌‌کند، می‌‌توان اطلاعات سیگنال‌‌های حیاتی را با حجم داده‌‌ کمتری به‌‌دست آورد. در این مقاله، یک مدار نمونه‌‌بردار و نگه‌‌دار غیریکنواخت‌‌ جدید با روش حلقه بسته همراه با مدار مولد کلاک مربوطه در محدوده‌‌ فرکانس‌‌های زیستی به‌‌‌‌صورت تفاضلی پیشنهاد شده که با مصرف توان کم، می‌‌تواند از سیگنال‌های زیستی نمونه‌‌برداری کند و حجم داده تولید شده را به حداقل برساند. مدار ‌‌سازنده‌‌ کلاک غیر‌‌یکنواخت پیشنهادی از دو مقایسه‌‌کننده با ورودی‌‌های pmos و nmos و یک مدار کنترلی با گیت‌‌های منطقی ‌‌ساخته شده است. این مدار با تشخیص نرخ تغییرات سیگنال قلب، کلاک غیریکنواختی با دو فرکانس 1000 و 100 هرتز به‌‌ترتیب برای تغییرات تند و کند تولید می‌‌کند. سیگنال خروجی مدار نمونه‌‌بردار با روش نمونه‌‌برداری مجدد و به روش درون‌‌یابی با استفاده از نرم‌‌افزار متلب بازسازی شده است. نتایج شبیه‌‌سازی با نرم‌‌افزار کیدنس ‌‌در فناوری‌‌ 0.18 میکرومتر و با تغذیه 1/8 ولت، نشان می‌‌دهد که شاخص درصد اختلاف موثر (prd)‌ برابر ‌‌2/3 درصد و شاخص‌‌ مجذور میانگین خطا(mse) برابر 5-^10 × 8/57 و نسبت سیگنال به نویز (snr) برابر 71 دسیبل است که نشانگر عملکرد مناسب مدار پیشنهادی نسبت به مطالعه‌‌های پیشین است.

design of non-uniform sample and hold circuit for biomedical signal processing applications

by reducing the amount of data in bioprocessor circuits, the required memory and power consumption are reduced. therefore, non-uniform sampling (nus) is feasible, and a sample-and-hold circuit can be used to non-uniformly sample bio-signals and reduce the volume of the data from vital signals. in the present study, a new closed-loop non-uniform sample-and-hold circuit along with a differential clock generator circuit is proposed. the proposed design consumes low power and can minimize the volume of the generated bio-signal data in the frequency range corresponding to vital signals. the proposed non-uniform clock generator circuit uses two comparators with pmos and nmos inputs and a control circuit with a few logic gates. after detecting the rate of heart signal variations, the proposed circuit generates non-uniform clock signals at two frequencies of 1000 and 100 hz for fast and slow variations, respectively. the output signal of the sampling circuit is reconstructed by using resampling and interpolation in matlab. simulations are performed in cadence in 0.18 µm technology with a supply voltage of 1.8 v. the simulation results show a percentage root mean square difference (prd) of 2.3%, a mean square error (mse) of 8.57×10-5 and a signal-to-noise ratio (snr) of 71 db. these results indicate the proper performance of the proposed circuit in comparison with previous designs.