دفاعیه آقای مهدی حسین نژاد

در این رساله دو قسمت از ساختار بخش داخلی یک سیستم قابل کاشت در بدن طراحی و شبیه‌سازی شده است. در طراحی قسمت اول، دو دمدولاتور دیجیتال BPSK و DPSK ناهمدوس مبتنی بر تغییر فاز و در طراحی قسمت دوم، یک تحریک‌کننده عصبی با حداکثر جریان تحریک ۲ میلی‌آمپر طراحی و شبیه‌سازی شده است. در طراحی دمدولاتورها، سیگنال مدوله شده ابتدا وارد یک مدار اشمیت تریگر شده تا پردازش سیگنال بر روی سیگنال مدوله شده دیجیتال صورت گیرد. با استفاده از یک طبقه تولیدکننده پالس دیجیتال تفاضلی به نام کلیپر، سیگنالی مشابه سیگنال یک نوسان ساز تولید شده، که به علت دو برابر بودن این فرکانس وارد یک مدار مقسم فرکانسی با ضریب ۲ شده و پس از آن با ضرب در سیگنال مدوله شده دیجیتال و در نهایت با عبور از یک فیلتر دیجیتال اطلاعات اصلی بازگشایی خواهد شد. در این طراحی فرکانس سیگنال حامل و نرخ اطلاعات به‌ترتیب برابر۱۰ مگاهرتز و ۱۰ مگابیت بر ثانیه است. توان مصرفی و دو مدولاتور BPSK و DPSK به‌ترتیب برابر ۱۴ و ۶۴ میکرووات و حجم اشغالی فعال آن‌ها به‌ترتیب برابر ۳۲ مایکرون در ۳۵ مایکرون و ۶۸ مایکرون در ۷۰ مایکرون است. در طراحی تحریک کننده عصبی حالت جریان ابتدا جریان مرجع توسط مدار مرجع تولید شده و وارد مدار کنترل بهره جریان می شود. سپس این جریان وارد یک مبدل دیجیتال به آنالوگ ۵ بیتی حالت جریان شده تا دقت قابل ملاحظه ای برای جریان آن به¬دست آید. این جریان وارد یک مدار آینه جریان با امپدانس بالا شده تا برابری بار در حالت کاتدیک و آندیک را به مقدار قابل قبولی تضمین کند. سپس یک راه انداز با ولتاژ بالا که به صورت پل H طراحی شده، جریان تحریک را توسط الکترودها به بافت بدن خواهند رساند. کلیه طراحی در این پروژه در تکنولوژی ۱۸۰ نانومتر CMOS ولتاژپایین (۸/۱ ولت) پیاده سازی شده است که دارای یک لایه پلی و ۶ لایه فلز است. ولتاژ تغذیه تحریک کننده عصبی ۴ برابر ولتاژ تکنولوژی (۲/۷ ولت) در نظر گرفته شده است. خروجی مدار کنترل بهره جریان ۱ تا ۸ میکروآمپر است که بعد از عبور از مبدل دیجیتال به آنالوگ حالت جریان در دو حالت به بیشترین مقدار ۲۴۸ میکروآمپر و ۲ میلی آمپر خواهد رسید که به تبع آن می تواند به ترتیب برای کنترل بیماری صرع و کنترل عضلانی به کار گرفته شود. مقدار توان مصرفی تحریک‌کننده پیشنهادی برابر با ۶۰ میکرووات و حجم ناحیه فعال آن برابر با ۶۰۰ مایکرون در ۶۰۰ مایکرون است. مقدار خطای بار ایجادشده در دو فاز آندیک و کاتدیک برابر با ۱۴/۰ درصد است.
کلمات کلیدی: دمدولاتور دیجیتال مبتنی بر تغییر فاز، اشمیت تریگر، تحریک کننده عصبی، مبدل دیجیتال به آنالوگ، برابری بار