Digital programmierbarer CMOS-Lock-In-Verstärker für Bioanwendungen

In dieser Arbeit wird ein neues EEG-Detektionssystem vorgeschlagen, das auf einem CMOS-Lock-in-Verstärker mit programmierbarer Verstärkung basiert. Der vorgeschlagene Lock-in-Verstärker besteht aus fünf Stufen: Die erste und vierte Stufe sind 4-Quadranten-Multiplikatoren mit einer Verstärkung von 8 dB, die zweite Stufe besteht aus zwei kaskadierten programmierbaren Instrumentenverstärkern (IA), während die dritte Stufe ein auf 1 kHz zentriertes Bandpassfilter (BPF) mit einer Verstärkung von 7 dB ist, und die letzte Stufe ist ein Tiefpassfilter (LPF) mit einer Verstärkung von 30 dB und einer Bandbreite von 150 Hz. Ein grundlegender Baustein ist der digital programmierbare Operationsverstärker mit symmetrischem Ausgang (DPOTA), der in dieser Arbeit zur Realisierung der Filter und des IA in 0,25-µm-CMOS-Technologie verwendet wird. Der vorgeschlagene Lock-in-Verstärker zeichnet sich durch eine breite programmierbare Verstärkung von 48 dB bis 92 dB, eine geringe Leistungsaufnahme von 71 µW bei maximaler Verstärkungseinstellung und ein geringes Eingangsrauschen von 383nV/¿Hz bei 20 Hz aus. PVT- und Monte-Carlo-Simulationen werden ebenfalls durchgeführt, um die Robustheit des vorgeschlagenen Lock-in-Verstärkers als guter Kandidat für EEG-Detektionssysteme zu zeigen.