Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-01-08T17:27:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AmplificadorRegistroPotenciais.pdf: 1573358 bytes, checksum: c63088be31befb563c0bd2c13bcb865f (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-01-16T15:29:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AmplificadorRegistroPotenciais.pdf: 1573358 bytes, checksum: c63088be31befb563c0bd2c13bcb865f (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-16T15:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AmplificadorRegistroPotenciais.pdf: 1573358 bytes, checksum: c63088be31befb563c0bd2c13bcb865f (MD5) Previous issue date: 2005 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Vários órgãos do corpo humano manifestam suas funções por meio de atividades elétricas. A medição desses e de outros biopotenciais pode fornecer indícios importantes que permitem o estudo do funcionamento real dos órgãos. Tais medições não constituem tarefa simples porque envolvem aquisição de dados de sinais cujas amplitudes podem ser na faixa entre 1 μV e 10 mV e também porque, no ambiente em que são feitos esses registros, estão presentes diversos tipos de sinais interferentes que causam degradação da relação sinal/ruído. Logo, o projeto do condicionador de biopotencial deve ser cercado de cuidados para que o circuito final reúna as melhores características de desempenho. Neste trabalho apresenta-se um estudo da origem dos biopotenciais, suas características, os circuitos utilizados para ganho e filtragem do sinal, além das interferências presentes nos sistemas de medições e alguns circuitos para redução desses sinais. É desenvolvido então, um condicionador para registro de biopotenciais corticais com blocos de filtragem e ganho do sinal em até 40 000. Os testes com o condicionador foram realizados registrando o potencial cortical provocado visual e o eletroencefalograma, e nos resultados experimentais é possível observar um desempenho satisfatório do equipamento. / Many organs in the human body manifest their functions through electric activities. Measurements of these and other biopotentials can provide vital clues that permits study as real functions of the organs. These measurements are not an easy task because envolves extremely low amplitudes data acquisition, between 1 μV and 10 mV, and also because these bioelectric recordings are often disturbed by an excessive level of interference presents, resulting in signal/noise degradation. Therefore, the biopotential amplifier project must be associated with precaution to final circuit can meet great characteristics in such signals measureming. This work shows a study about biopotentials origins, their characteristics, circuits used in signal amplifiering and filtering, interferences present in measurement systems and some circuits used to reduce such interferences. Thereafter, is developed a cortical biopotential amplifier with filtering and gain blocks. The tests with amplifier where realized by registering a visual evoked potential and the electroencephalogram. In the experimental results is possible to observe a satisfactory equipment performance.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-30T16:23:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_EstudoDesenvolvimentoPrototipo.pdf: 4302508 bytes, checksum: 5efd9079bd10cf15d7d101c6bdbe8f64 (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2014-07-30T16:36:49Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-30T16:38:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_EstudoDesenvolvimentoPrototipo.pdf: 4302508 bytes, checksum: 5efd9079bd10cf15d7d101c6bdbe8f64 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-04T14:15:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_EstudoDesenvolvimentoPrototipo.pdf: 4302508 bytes, checksum: 5efd9079bd10cf15d7d101c6bdbe8f64 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-04T14:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_EstudoDesenvolvimentoPrototipo.pdf: 4302508 bytes, checksum: 5efd9079bd10cf15d7d101c6bdbe8f64 (MD5) Previous issue date: 2013 / Programa ALBAN / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / A interferência eletromagnética causada pela linha de energia elétrica afeta negativamente os sinais de instrumentos eletrônicos, especialmente aqueles com baixos níveis de amplitude. Este tipo de interferência é conhecida como interferência de modo comum. Existem muitos métodos e arquiteturas utilizadas para minimizar a influência deste fenômeno de interferência em instrumentos eletrônicos, o mais comum dos quais é a utilização de filtros rejeita banda. Este trabalho apresenta: a análise, desenvolvimento, protótipo e teste de uma nova arquitetura de filtro com característica reconfigurável para instrumentos biomédicos e medição de dados de fluxo em fluido de alta complexidade, com objetivo de reduzir a interferência de modo comum e preservar as componentes do sinal útil na mesma faixa de frequência do ruído, utilizando a técnica de equilíbrio dinâmico de impedância. Além disso, este trabalho pode ser usado em qualquer sistema de medição que também sofra interferência na frequência da linha de alimentação (50/60 Hz, no Brasil e na França, 60 Hz nos Estados Unidos da América). Os blocos de circuitos foram modelados matematicamente e a função de transferência global do circuito fechado foi gerada. Em seguida, o projeto foi descrito e simulado na língua VHDL_AMS e também em um software de simulação eletrônica, usando blocos de componentes discretos, com e sem realimentação. Após análise teórica dos resultados da simulação, um circuito protótipo foi construído e testado usando como entrada um sinal obtido a partir de eletrodos de ECG e Eletrodos Eletroresistivos. Os resultados experimentais do circuito condizem com os da simulação: uma redução de ruído de 98,7% foi obtida em simulações utilizando um sinal sinusoidal, e uma redução de 92% foi realizada utilizando eletrodos de ECG em testes experimentais. Os mesmos testes em eletrodos Eletroresistivos, obtendo o maior valor de 80,3% de redução (durante análise de 3 casos). Em ambos os casos, o sinal útil foi preservado. O método e a sua arquitetura pode ser aplicado para atenuar as interferências que ocorrem na mesma banda de frequência das componentes do sinal útil, preservando ao mesmo tempo estes sinais. / Electromagnetic interference caused by the electric power line adversely affects the signals of electronic instruments, especially those with low amplitude levels. This type of interference is known as common-mode interference. There are many methods and architectures used to minimize the influence of this kind of interference on electronic instruments, the most common of which is the use of band-reject filters. This paper presents the analysis, development, prototype and test of a new reconfigurable filter architecture for biomedical instruments and measuring data of high complexity fluid flow, such as two phase flows, interference in the measurement circuit may affect the measured data, aiming to reduce the common-mode interference and preserve the useful signal components in the same frequency range as that of the noise, using the technique of dynamic impedance balancing. . Also, any measurement system also suffers interference in the power line frequency (50/60 Hz in Brazil and France, 60Hz in United States of America). The circuit blocks were mathematically modeled and the overall closed-loop transfer function was derived. Then the project was described and simulated in the VHDL_AMS language and also in an electronics simulation software, using discrete component blocks, with and without feedback. After theoretical analysis and simulation results, a prototype circuit was built and tested using as input a signal obtained from ECG electrodes and Resistivity Needle Probes. The results from the experimental circuit matched those from simulation: a 97.6% noise reduction was obtained in simulations using a sinusoidal signal, and an 86.66% reduction was achieved using ECG electrodes in experimental tests. In both cases, the useful signal was preserved. The method and its architecture can be applied to attenuate interferences, which occur in the same frequency band as that of the useful signal components, while preserving these signals.

This dissertation is aimed at the development of a current mode instrumentation amplifier (CMIA) with a high common mode input range. This characteristic is obtained due to the rail-to-rail operational amplifiers (opamps). These opamps are built with rail-to-rail differential amplifiers as input stages, and with cascode-based output stages, which are able to copy its current by adding identical branches and connecting their gates without the voltage degradation as the known CMIA topologies. The main contribution of this work is the development of a rail-to-rail current mode instrumentation amplifier, analyzing the pros and cons of this topology. The functionality of the proposed topology is shown through measured results of a manufactured integrated circuit. This first prototype, although it was operated in a large input common mode range, presented insufficient values of CMRR (Common Mode Rejection Ratio) and VOS (Offset voltage). These two characteristics were studied and modeled, the instrumentation amplifier was re-designed, and simulated results demonstrate important improvements. / Esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de um amplificador de instrumentação em modo corrente com uma ampla faixa de entrada em modo comum. Esta característica é obtida graças ao emprego de estágios de amplificação rail-to-rail na entrada e a geração do sinal de saída através do espelhamento da corrente diretamente dos gates dos transistores do estágio ao invés da alternativa clássica, onde espelhos são ligados em série e degradam a excursão do sinal de saída. Com esta proposta, é possível a implementação de ampops com entrada e saída rail-to-rail. A principal contribuição deste trabalho é analisar as vantagens e desvantagens da utilização destas soluções na implementação de um amplificador de instrumentação com entrada rail-to-rail. A funcionalidade da topologia proposta é demonstrada através dos resultados medidos de um circuito integrado fabricado. Este primeiro protótipo, apesar do bom funcionamento em toda a faixa de entrada em modo comum, apresentou valores insatisfatórios de CMRR (Common Mode Rejection Ratio) e de VOS (Tensão de offset), o que levou a um aprofundamento no estudo e modelagem destas características. A partir disto, o circuito foi re-projetado e os resultados de simulação demonstram melhorias bastante significativas em suas características.