Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2017-08-07T17:26:37Z No. of bitstreams: 1 FABIO DE LACERDA D.pdf: 4651972 bytes, checksum: 40eb0d71a79f39e524da9bb7fc917c63 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T17:26:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FABIO DE LACERDA D.pdf: 4651972 bytes, checksum: 40eb0d71a79f39e524da9bb7fc917c63 (MD5) Previous issue date: 2017-03 / Este trabalho trata da realização de um circuito integrado analógico para a conversão de sinais com modulação em amplitude de banda dupla (Double Sideband ou DSB) para modulação de banda simples (Single Sideband ou SSB). Implementado por circuitos de tempo discreto a capacitores chaveados, utiliza-se de um filtro com resposta infinita ao impulso (Infinite Input Response ou IIR) para compor um transformador de Hilbert como alternativa a implementações digitais, que se aproveitam da grande capacidade de processamento paralelo dos circuitos digitais para a obtenção do transformador de Hilbert por meio de filtros com resposta finita ao impulso (Finite Impulse Response ou FIR) de ordem elevada. Fabricado em tecnologia CMOS de 180 nm com capacitores do tipo metal-metal (MiM), a adoção de filtros estruturalmente passa-tudo reduz significativamente a sensibilidade do conversor ao descasamento de capacitores. Para alimentação de 1,8 V e sinais diferenciais de até 1 V, resultados experimentais mostram que o conversor atinge taxa de rejeição de imagem (Image Rejection Ratio ou IRR) maior que 39,5 dB para modulação Lower Sideband (LSB) e 38,0 dB para modulação Upper Sideband (USB) para sinais de entrada na faixa de 25% a 75% da frequência da portadora, valores estes superiores a propostas analógicas anteriores e comparáveis a propostas digitais do estado da arte em circuitos integrados. Com área de silício de 1,09 mm2, o conversor consome apenas 17,7 mW para frequência de amostragem de 1 MHz enquanto sua IRR apresentou desvio padrão de apenas 0,5 dB dentre 20 amostras avaliadas. / The realization of an analog integrated circuit for conversion of Double-Sideband (DSB) amplitude-modulated signals into Single-Sideband (SSB) is presented. Implemented by discrete-time switched-capacitor circuits, it adopts an Infinite Impulse Response (IIR) filter to realize a Hilbert transformer as alternative to digital implementations which take advantage of high processing capacity from parallel digital circuits to obtain the Hilbert transformer by means of high-order Finite Impulse Response (FIR) filters. Fabricated in a 180 nm CMOS technology with metal-metal (MiM) capacitors, the use of structurally all-pass filters greatly reduces the converter’s sensitivity to capacitor mismatch. For 1.8 V power supply and 1 V differential input/output signals, experimental results show the converter achieves Image Rejection Ratio (IRR) greater than 39.5 dB for Lower-Sideband (LSB) modulation and 38.0 dB for Upper-Sideband (USB) modulation for input signals ranging from 25% to 75% of the carrier frequency. These figures are higher than previous analog circuit proposals and comparable to digital implementations of state-of-the-art integrated circuits. Its silicon area is 1.09 mm2 and the converter consumes only 17.7 mW for 1 MHz sampling frequency while its IRR presents standard deviation of only 0.5 dB among 20 chip samples.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-09-11T18:04:32Z No. of bitstreams: 1 FABIO DE LACERDA D.pdf: 4651972 bytes, checksum: 40eb0d71a79f39e524da9bb7fc917c63 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T18:04:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FABIO DE LACERDA D.pdf: 4651972 bytes, checksum: 40eb0d71a79f39e524da9bb7fc917c63 (MD5) Previous issue date: 2017-03 / Este trabalho trata da realização de um circuito integrado analógico para a conversão de sinais com modulação em amplitude de banda dupla (Double Sideband ou DSB) para modulação de banda simples (Single Sideband ou SSB). Implementado por circuitos de tempo discreto a capacitores chaveados, utiliza-se de um filtro com resposta infinita ao impulso (Infinite Input Response ou IIR) para compor um transformador de Hilbert como alternativa a implementações digitais, que se aproveitam da grande capacidade de processamento paralelo dos circuitos digitais para a obtenção do transformador de Hilbert por meio de filtros com resposta finita ao impulso (Finite Impulse Response ou FIR) de ordem elevada. Fabricado em tecnologia CMOS de 180 nm com capacitores do tipo metal-metal (MiM), a adoção de filtros estruturalmente passa-tudo reduz significativamente a sensibilidade do conversor ao descasamento de capacitores. Para alimentação de 1,8 V e sinais diferenciais de até 1 V, resultados experimentais mostram que o conversor atinge taxa de rejeição de imagem (Image Rejection Ratio ou IRR) maior que 39,5 dB para modulação Lower Sideband (LSB) e 38,0 dB para modulação Upper Sideband (USB) para sinais de entrada na faixa de 25% a 75% da frequência da portadora, valores estes superiores a propostas analógicas anteriores e comparáveis a propostas digitais do estado da arte em circuitos integrados. Com área de silício de 1,09 mm2, o conversor consome apenas 17,7 mW para frequência de amostragem de 1 MHz enquanto sua IRR apresentou desvio padrão de apenas 0,5 dB dentre 20 amostras avaliadas. / The realization of an analog integrated circuit for conversion of Double-Sideband (DSB) amplitude-modulated signals into Single-Sideband (SSB) is presented. Implemented by discrete-time switched-capacitor circuits, it adopts an Infinite Impulse Response (IIR) filter to realize a Hilbert transformer as alternative to digital implementations which take advantage of high processing capacity from parallel digital circuits to obtain the Hilbert transformer by means of high-order Finite Impulse Response (FIR) filters. Fabricated in a 180 nm CMOS technology with metal-metal (MiM) capacitors, the use of structurally all-pass filters greatly reduces the converter’s sensitivity to capacitor mismatch. For 1.8 V power supply and 1 V differential input/output signals, experimental results show the converter achieves Image Rejection Ratio (IRR) greater than 39.5 dB for Lower-Sideband (LSB) modulation and 38.0 dB for Upper-Sideband (USB) modulation for input signals ranging from 25% to 75% of the carrier frequency. These figures are higher than previous analog circuit proposals and comparable to digital implementations of state-of-the-art integrated circuits. Its silicon area is 1.09 mm2 and the converter consumes only 17.7 mW for 1 MHz sampling frequency while its IRR presents standard deviation of only 0.5 dB among 20 chip samples.

Cette thèse présente un système bioélectronique prometteur, l’Hynet. Ce Réseau Hybride (vivant-artificiel) est conçu pour l’étude du comportement à long terme des cellules électrogénératrices, comme les neurones et les cellules betas, en deux aspects : l’individuel et en réseau. Il est basé sur une boucle fermée et sur la communication en temps réel entre la culture cellulaire et une unité artificielle (Matériel, Logiciel). Le premier Hynet utilise des Matrices d’électrodes (MEA) commerciales qui limitent les performances spatiotemporelles du Hynet. Une nouvelle Matrice d’électrodes intelligente (iMEA) est développée. Ce nouveau circuit intégré, analogique et mixte, fournit une interface à forte densité, à forte échelle et adaptative avec la culture. Le nouveau système améliore le traitement des données en temps réel et une acquisition faible bruit du signal extracellulaire. / This thesis presents a promising new bioelectronics system, the Hynet. The Hynet is a Hybrid (living-artificial) Network, developed to study the long-term behavior of electrogenic cells (such as Neurons or Beta-cells), both individually and in a network. It is based on real-time closed-loop communication between a cell culture (bioware) and an artificial processing unit (hardware and software). In the first version of our Hynet, we use commercial Multielectrode Arrays (MEA) that limits its spatiotemporal performances. A new Intelligent Multielectrode Array (iMEA) is therefore developed. This new analog/mixed integrated circuit provides a large-scale, high-density, and adaptive interface with the Bioware, which improves the real-time data processing and the low-noise acquisition of the extracellular signal. / Esta dissertação de doutorado apresenta um sistema bioeletrônico auspicioso, o Hynet. Esta Rede Híbrida (viva e artificial), é concebida para o estudo do comportamento à longo prazo de células eletrogeneradoras (como neurônios ou células beta), em dois aspectos : individual e em redes. Ele é baseado na comunicação bidirecional, em laço fechado e em tempo real entre uma cultura celular (Bioware) e uma unidade artificial (Hardware ou Software). Um primeiro Hynet é apresentado, mas o uso de Matrizes de Eletrodos (MEA) comerciais limita a performance do sistema. Finalmente, uma nova Matriz de Eletrodos Inteligente (iMEA) é desenvolvida. Este novo circuito integrado fornece uma interface adaptativa, em alta densidade e grande escala, com o Bioware. O novo sistema melhora o processamento de dados em tempo real e a aquisição baixo ruído do sinal extracelular.