عنوان

طراحی و شبیه سازی AGC بهینه برای سمعک

Number

پ۲۵۱۸۵

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

طراحی و شبیه سازی AGC بهینه برای سمعک

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی برق وکامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۱۱ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی پزشکی - گرايش بیوالکتریک

Date of degree

۱۴۰۰/۰۶/۳۱

Text of Note

سلامتی گوش یکی از مهمترین نشانه‌های سلامتی فیزیکی و ذهنی مردم است. افت شنوایی میتواند موجب شود یک شخص به پیامد های عاطفی و اجتماعی آن دچار شده و به گوشه‌گیری، انزوا و اعتماد بنفس پایین کشیده شود. در حالی که حدود هشتصد میلیون نفر در سراسر دنیا از ناتوانی نسبی یا کامل در شنوایی رنج میبرند و هیچ دارو و درمان موثری برای رفع نقیصه های شنوایی گوش وجود ندارد و عملهای جراحی هم در مواردی خاص میتواند کمک ساز باشد. استفاده از سمعکها بهترین گزینه برای درمان کم‌شنوایی می‌باشد. تابحال سمعک های الکترونیکی قابل نصب در گوش انسان و یا جایگزین با گوش انسان بهترین راهکار برای بهبود کیفیت و قابلیت درک شنوایی بوده است. اساسیترین کار یک سمعک جبران افت در حساسیت شنوایی میباشد. یکی از مهمترین چالشها در طراحی سمعکها طراحی بخش AGC بهینه برای تغییر متعادل بهره سمعک در پاسخ به شدت سیگنال صحبت است که در سمعک در حال پردازش می‌باشد. لذا طراحی یک AGC با عملکرد بهینه با مزایایی چون نویز پایین و کاهش توان مصرفی در ولتاژ تغذیه پایین برای سمعک انگیزه اصلی این رساله است. در این کار پژوهشی یک ساختار AGC با تمرکز فراوان بر روی کنترل سریع و توان تلفی پایین ارائه شده است. این ساختار از دو مسیر شکل گرفته است. یک مسیر به عنوان مسیر اصلی به تقویتکننده اصلی سیگنال با قابلیت تغییر بهره اختصاص یافته است و دومی هم به عنوان مسیر تنظیم بهره همان تقویتکننده اصلی در نظر گرفته شده است. مسیر تنظیم بهره از طریق یک تقویت‌کننده اضافی راهی را برای ردیابی سیگنال ورودی و مقایسه آن با سطوح ولتاژ تنظیم شده فراهم می‌کند تا انتخاب مقدار مناسب بهره برای تقویتکننده اصلی با استفاده از مکانیزم کنترل فید‌فوروارد با داوری و تصمیم درست صورت گیرد. مکانیزم کنترل بهره با تغییر مقاومت فیدبک تقویت‌کننده اصلی و بدون توقف یا تاخیر در انتقال صورت می گیرد. ضمنا به هنگام گذرهای شدید دامنه سیگنال ورودی و به منظور حفاظت کاربر درمقابل آن ها کاهش بهره کل با استفاده از مکانیزم کنترل فیدبک در روی دامنه خروجی تقویتکننده اصلی انجام میگیرد. توان کوچکی که مسیر تنظیم بهره در این ساختار پیشنهادی مصرف میکند تقریبا قابل اغماض میباشد این مسیر کیفیت شنوایی را خیلی بهتر میکند. ساختار پیشنهادی در تکنولوژی 130 نانومتر طراحی و شبیه‌سازی شده است. شبیه‌سازی بعد از جانمایی با ولتاژ تغذیه یک ولت نشان میدهد که ساختار پیشنهادی ماکزیمم سیگنال به نویز 6/84 دسیبل در پهنای فرکانسی صدهرتز تا 6/19 کیلوهرتز با توان تلفی 78 میکرو وات میدهد. علاوه بر این تغییرات بهره بین 20 دسیبل تا 57 دسیبل میباشد. همچنین نتایج بیانگر اینست که سیستم AGC طراحی شده ضروریات بخش جلویی سمعکهای دیجیتال را به خوبی برآورد میکند.

Text of Note

Ears health is one of the important signs of physical and mental safety of people. Hearing loss make a person to be vulnerable to serious emotional and social consequences and leads to social isolation and low self confidence. A common cause of hearing loss is permanent damage to the hearing nerves which do not regrow or repair themselves. While around eight hundred people in the world are suffering from some partial or total inability of hearing, there is currently no effective medicine or cure for hearing loss and ear surgery can help only in some certain cases of hearing impairment. The best treatment option is wearing hearing aids. Electronic wearable or prosthetics hearing aids are the best solutions for improvement of hearing quality and intelligibility so far. The most basic function of a hearing aid is to compensate for a loss in hearing sensitivity. One of the most important challenge in design of hearing aids is design of optimum AGC for adaptively to change the gain of a hearing aid in response to the level of the speech signal being processed. Thus design of an AGC structure with optimum performance with low power consumption and low noise in low voltage supply is the aim of this thesis. This thesis presents a delay free configurable automatic gain control (AGC) with strong focus on fast acting control and low power consumption. The proposed AGC includes two paths, main amplification path and gain adjusting path. Using the gain adjusting path through an extra amplifier provides a way for tracking and comparing the input signal with four adjusted thresholds to be judged for selecting the appropriate gain value for main amplification path. This mechanism of gain control is done by changing the resistance of feedback in main amplification path, without any interruption or delay in signal flow through the variable gain amplifier. Moreover, in order to protect the user from intense transients in variations of the input signal level, output level of variable gain amplifier is directly monitored using optimum threshold to reduce the overall gain using feedback control mechanism. The minimum power is consumed by gain adjusting path has almost no considerable power consumption, it greatly improves hearing quality. Meanwhile, using a large size PMOS differential pair at the input improved the noise performance. Proposed AGC designed and simulated in TSMC 130nm CMOS process. The post layout simulation results that at 1V supply voltage, the maximal SNR is 84.6 dB in 100Hz -19.6kHz band-width and the total consumption power of this AGC is 78μW. In addition, its gain is varied between 20dB to 57dB. Achieved results demonstrate that designed AGC meet the requirement of analog front end of digital hearing aid.

Variant Title

Design and Simulation of Optimum AGC for Hearing Aids

Entry Element

دایی کوزه کنانی

Part of Name Other than Entry Element

‏ رضا

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

ماکویی

Entry Element

طوفان

Part of Name Other than Entry Element

‏ سمیه

Part of Name Other than Entry Element

‏ سیروس

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز