Designing an amplifier for biomedical signals in IGZO

Abstract

Flexibele elektronica kent toenemende belangstelling vanwege de brede toepasbaarheid in de samenleving, waaronder het registeren van elektrocardiogrammen (ECG) met behulp van een flexible pleister. Voor het opnemen van een ECG is het versterken van het hartsignaal essentieel. Deze masterproef richt zich op het ontwerpen van een operationele versterker (OPAMP) geïntegreerd op flexibele chip gemaakt van indium-gallium-zinkoxide (IGZO), met het doel de kwaliteit en accuraatheid van de ECG-signaalverwerking te verbeteren.

Voor het ontwerpen van de OPAMP wordt de 600nm IGZO TFT technologie van PragmatIC Semiconductors gebruikt. De ontworpen OPAMP maakt gebruik van chopping om ruis te onderdrukken. Daarnaast wordt er een ECG-signaal van een medische studie aangelegd op de OPAMP, om de prestatie ervan te evalueren op het gebied van realtime signaalversterking.

De ontworpen OPAMP functioneert bij een voedingspanning van 3 V en behaalt een versterking van 54,36 dB. De common-mode rejection ratio (CMRR) bedraagt 57,15 dB, waarbij de totale bandbreedte van het systeem 425,25 kHz bedraagt. Het systeem verbruikt 106.3 µW, met een fasemarge van 60°. De bekomen resultaten tonen aan dat de OPAMP geschikt is voor een toepassing in een flexibele pleister. Bovendien dragen de ruisonderdrukkende technieken bij aan een verbeterde signaalkwaliteit en accuraatheid, ten koste van een minimale afnamen in versterking. Het bekomen signaal bevat een kleine rimpel, waarvoor toekomstig onderzoek kan uitwijzen hoe deze het beste weggewerkt kan worde