Summary
The objective of this research work is to propose an innovative low-power,
low-noise, tunable three-stage capacitive instrumentation amplifier, capable of
receiving and magnifying the electrocardiogram (ECG) signals. This is done by
adding an extra stage to the second stage of the conventional capacitive
instrumentation amplifier. The results show similar midband gain with lesser
capacitor usage and smaller chip occupancy area with provision of concurrent
tunable gain and bandwidth. The proposed amplifier is designed and
implemented using TSMC 0.18-μm CMOS technology scale under a 1-V supply
voltage with the simulation process carried out using Cadence Virtuoso tool.
Post-layout simulation results show that the amplifier has a tunable midband
gain of 55 to 65.6 dB, low-cutoff frequency tuned from 377 mHz to 4.5 Hz and
high-cutoff frequency tuned from 86.8 to 263.6 Hz. The simulated value of the
input-referred noise and noise efficiency factor (NEF) of the amplifier are
9.6 μVrms and 6.1, respectively, with the total power consumption of 71.2 nW.

خلاصه

هدف از این کار تحقیقاتی ارائه یک تقویت کننده ابزار اندازه گیری خازنی سه مرحله ای کم مصرف ، کم نویز و قابل تنظیم است که قادر به دریافت و بزرگنمایی سیگنال های الکتروکاردیوگرام ECG) ) می باشد . این کار با افزودن یک مرحله اضافی به مرحله دوم تقویت کننده ابزار دقیق خازنی انجام می شود. نتایج نشان می دهد بهره باند میانی با استفاده از خازن کمتر و مساحت اشغال تراشه  کمتر و همچنین پهنای باند بیشتر امکان پذیر است . تقویت کننده پیشنهادی با استفاده از فناوری CMOS 0.18 میکرومتر TSMC تحت ولتاژ تغذیه 1 ولتی با فرایند شبیه سازی با استفاده از ابزار Cadence Virtuoso طراحی و اجرا می شود. نتایج شبیه سازی پس از بررسی نشان می دهد که تقویت کننده دارای یک باند میانی قابل تنظیم 55 تا 65.6 دسی بل است ، فرکانس قطع کم از 377 مگاهرتز به 4.5 هرتز تنظیم شده و فرکانس با قطع بالا از 86.8 به 263.6 هرتز تنظیم شده است. مقدار شبیه سازی شده نویز ورودی و ضریب کارایی نویز تقویت کننده به ترتیب 9.6  و 6.1  میکرو ولت با مصرف انرژی 71.2 nW است.