Diseño de un opamp con bajo voltaje de alimentación para sistemas de detección de señales biomédicas

Abstract

El uso de los sistemas Holter se ha generalizado ya que se utilizan no solo en el campo médico para detectar y prevenir enfermedades, sino también en otros campos, como el deportivo donde son utilizados para el seguimiento y control de la intensidad de actividades de deportistas y atletas. Esto debido a que permiten obtener el ECG de una persona mientras realiza sus actividades diarias. Sin embargo su uso está restringido por el corto tiempo de carga de la batería. Por cuanto se hace necesario presentar una alternativa que contrarreste dicha dificultad, razón por la cual este trabajo busca reducir el voltaje de alimentación del sistema por medio del diseño de un amplificador de biopotencial. Este trabajo presenta el diseño de un amplificador de biopotencial, en un proceso de 90 nm. Se seleccionó la estructura más adecuada para la aplicación de acuerdo a una figura de mérito diseñada específicamente para este proyecto. Posteriormente se realizaron modificaciones en la estructura, principalmente dirigidas a mejorar la estabilidad del sistema, para la cual se implementó una compensación indirecta. Después se realizaron todos los análisis matemáticos que permitieron conocer cualitativamente las características de la estructura y por último se realizó una selección del modelo a utilizar para el diseño de los ransistores, encontrando que el ACM es el óptimo por su exactitud y facilidad para realizar cálculos manuales. Como resultado del diseño, se obtiene un amplificador que trabaja con 0,5 V y cumple con odos los requisitos para la detección de señales bioeléctricas, como una ganancia de 76 dB y un ruido menor a 10 nv/ vVHz. El diseño del circuito se comprueba mediante un análisis de Montecarlo el cual arroja resultados favorables, validando el diseño y corroborando la robustez del diseño ante variaciones en los parámetros.