طراحي ، شبيه سازي و بهينه سازي حسگر تصويربرداري مبتني بر CMOS براي كاربردهاي تصويربرداري مغز

كارشناسي ارشد

مغزيكي ازمهمترين وپيچيده ترين اعضاي بدن انسان است.مسئول عملكردهاي اساسي بدن است.پايش فعاليت مغزي به منظورتشخيص اختلالات عصبي ونورولوژيكي ، بيماري ها، وبهبودفهم ماازعملكردهاي شناختي سيستم عصبي(نوروساينس) و جراحي تومورمغزي وحذف كانون صرع مهم است. تكنيك هاي مختلفي براي پايش ساختاروعملكردمغزوجوددارد هركدام ازآنهامزايا ومعايبي دارند.دراين بين طراحي سيستم هاي تصويربرداري به منظور تصويربرداري مغزكه كم هزينه، بدون استفاده ازپرتوهاي يونيزه كننده، قابل حمل وكم حجم با توان مصرفي پايين ازاهميت ويژه اي برخورداراست كه سيستم هاي تصويربرداري نوري بسياري ازويژگي هاي گفته شده رادارند.كه ازجمله چالش هاي اصلي براي تراشه هاي تصويربرداري به كاررفته در ابزارهاي تصويربرداري نوري عصبي گستره ديناميكي ،توان مصرفي ، نسبت سيگنال به نويز، قدرت تفكيك زماني ومكاني است لذا هدف طراحي حسگرتصويربرداري باپارامترهاي ذكرشده بهبود يافته دربالا است. دراين پروژه براساس اهداف ذكرشده دوطرح پيشنهادي حسگرتصويربرداري ديجيتال مبتني برمدولاسيون فركانس پالس براي كاربرددرسيستم هاي تصويربرداري عصبي مطرح شدكه درطرح اول علاوه بردستيابي به گستره ديناميكي وسيع ،به دليل استفاده ازتكنيك هاي زيرآستانه ، self-biased وbulk-driven توان مصرفي پايين وولتاژپايين بدست آمدكه باشبيه سازي پسا لي اوت درفناوري 0.18µm CMOS ومنبع تغذيه 0.6V منجربه گستره ديناميكي 152dBوتوان مصرفي 11.25nWشد.وبراي طرح دوم كه براساس اشميت تريگراست پس ازشبيه سازي پسا لي اوت وولتاژ تغذيه 0.7V، گستره ديناميكي 144dBوتوان مصرفي63.8 nW بدست آمد.وهمچنين براي هردوطرح پيشنهاي به علت مبدل سطح پيكسل وانتقال ازحوزه ولتاژبه حوزه فركانس حساسيت كمترنسبت به نويز،به تغييرات منبع تغذيه ونسبت به پارامترهاي فرآيندمشاهده شدوازنظرپياده سازي ساده بودندهرچندمشكل اصلي درح هاي ارائه شده ضريب پرشدگي بود.درنهايت نتايج شبيه سازي طرح هاي پيشنهادشده دراين پروژه باحسگرهاي طراحي شده(كارهاي روزانجام شده) براي اين موضوع مقايسه شدكه نتايج بدست آمده وويژگي هاي طرح هاي ارائه شده پتانسيل استفاده ازآنهارابراي سيستم هاي تصويربرداري عصبي رانشان دادوپيشنهاداتي براي كارآينده ارائه شده ونتيجه گيري شد.

195411

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمد عظيم كرمي

مهندسي پزشكي - بيوالكتريك

دكتر احمد آيت الهي