ОЦЕНКА УРОВНЯ ШУМА ГЕНЕРАТОРА СИГНАЛОВ СВЕРХМАЛОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Статья в Elpub

Вопросы радиоэлектроники. 2018; : 128-135

ОЦЕНКА УРОВНЯ ШУМА ГЕНЕРАТОРА СИГНАЛОВ СВЕРХМАЛОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Баширов А. С., Соловьев В. Ю., Баловнев Д. А., Красовский В. Е.

Аннотация

Одним из важнейших параметров имитатора электрической активности головного мозга человека является нижняя граница его динамического диапазона. Так, для имитации вызванных потенциалов амплитуда сигнала должна быть в диапазоне 1-5 мкВ. Минимальная амплитуда сигнала, которую может выдать генератор сверхмалых напряжений, ограничена уровнем его шума. В данной работе проведена оценка уровня шума электронной схемы подобного генератора. Внутренний шум схемы в области малых частот (0,1-30 Гц) имеет величину около 3,5 мкВ «пик-пик», что подтверждается экспериментально. Основным источником шумов генератора сверхмалого напряжения является 1/f шум ЦАП, который зависит от качества изготовления кристалла. Достигнутый уровень шума позволяет осуществлять имитацию электрической активности головного мозга человека сигналом амплитудой 11 мкВ при соотношении сигнал/шум 10 дБ.

Список литературы

1. Баширов А. С., Соловьев В. Ю., Баловнев Д. А. Генератор сигналов сверхмалого напряжения для имитации электроэнцефалограммы человека // Вопросы радиоэлектроники. 2017. № 3. С. 116–123.

2. Jung W. Op Amp Application Handbook, Newnes/Elsevier, 2005, 895 p.

3. Texas Instruments. Noise Analysis in Operational Amplifier Circuits: Application report. 2007. Available at: http://www.ti.com/lit/an/slva043b/slva043b.pdf (accessed 03.11.2017)

4. Rich A. Noise Calculations in Op Amp Circuits – Design Note 15. 2015. Available at: http://cds.linear.com/docs/en/designnote/dn015f.pdf (accessed 03.11.2017)

5. Ли П. Руководство по выбору малошумящего усилителя // Компоненты и технологии. 2010. № 1. С. 46–51.

6. Analog Devices. ADR4520/ADR4525/ADR4530/ADR4533/ADR4540/ADR4550. Ultralow Noise, High Accuracy Voltage References: Datasheet. 2012. Available at: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADR4520_4525_4530_4533_4540_4550.pdf (accessed 03.11.2017)

7. Analog Devices. AD8244. Single-Supply, Low Power, Precision FET Input Quad Buffer: Datasheet 2017. Available at: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8244.pdf (accessed 03.11.2017)

8. Analog Devices. AD8597/AD8599. Single and Dual, Ultralow Distortion, Ultralow Noise Op Amps: Datasheet. 2017. Available at: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8597_8599.pdf (accessed 03..2017)

9. Analog Devices. AD5689/AD5687. Dual, 16-/12-Bit nanoDAC+ with SPI Interface: Datasheet. 2017. Available at: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD5689_5687.pdf (accessed 03.11.2017)

10. Analog Devices. AD8429. 1 nV/√Hz Low Noise Instrumentation Amplifier: Datasheet. 2017. Available at: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8429.pdf (accessed 03.11.2017)

11. Texas Instruments. EEG Front-End Performance Demonstration Kit: Datasheet. 2012. Available at: http://www.ti.com/lit/ug/slau443b/slau443b.pdf (accessed 03.11.2017)

Issues of radio electronics. 2018; : 128-135

NOISE ANALYSIS OF AN ULTRA-LOW-VOLTAGE GENERATOR

Bashirov A. S., Soloviev V. Yu., Balovnev D. A., Krasovsky V. E.

Abstract

One of the most important parameters of the simulator of electrical activity of the human brain is the lower bound of its dynamic range. So, to mimic the signal amplitude of evoked potentials must be in the range 1-5 pV. The minimum amplitude of the signal that the ultra-low voltage generator can produce is limited by its noise level. In this paper, the noise level of the electronic circuit of the generator is estimated. The internal noise of the circuit in the low-frequency region (0,1-30 Hz) is of the order of 3,5 pV peak-peak, which is confirmed experimentally. The main source of noise generator, ultra-low voltage is 1/f noise of DAC, which depends on the quality of the Crystal. Noise level reached allows simulation of the electrical activity of the human brain signal amplitude pV 11 signal-to-noise ratio 10 DB.

References

1. Bashirov A. S., Solov'ev V. Yu., Balovnev D. A. Generator signalov sverkhmalogo napryazheniya dlya imitatsii elektroentsefalogrammy cheloveka // Voprosy radioelektroniki. 2017. № 3. S. 116–123.

2. Jung W. Op Amp Application Handbook, Newnes/Elsevier, 2005, 895 p.

3. Texas Instruments. Noise Analysis in Operational Amplifier Circuits: Application report. 2007. Available at: http://www.ti.com/lit/an/slva043b/slva043b.pdf (accessed 03.11.2017)

4. Rich A. Noise Calculations in Op Amp Circuits – Design Note 15. 2015. Available at: http://cds.linear.com/docs/en/designnote/dn015f.pdf (accessed 03.11.2017)

5. Li P. Rukovodstvo po vyboru maloshumyashchego usilitelya // Komponenty i tekhnologii. 2010. № 1. S. 46–51.

11. Texas Instruments. EEG Front-End Performance Demonstration Kit: Datasheet. 2012. Available at: http://www.ti.com/lit/ug/slau443b/slau443b.pdf (accessed 03.11.2017)