فهرست مطالب

نشریه صنایع الکترونیک
سال چهارم شماره 1 (پیاپی 12، بهار 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/02/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • پرویز امیری، امین نقاش صفحه 5
    یک تقویت کننده پزشکی جدید با قابلیت تنظیم پهنای باند فرکانسی و بهره ی ولتاژ جهت دریافت سیگنال قلب به صورت مجتمع در تکنولوژی ساختμm13/0 طراحی و در Star-Hspice2009 شبیه سازی شده است. این تقویت کننده از دو طبقه اولیه و ثانویه تشکیل شده است. تقویت کننده اولیه پهنای باند سیستم را تعیین می کند. این تقویت کننده توسط یک شبه مقاومت فرکانس قطع پایین زیر Hz1 را در مدار محقق کرده است. شبه مقاومتهای ساختارهای قبلی، در تکنولوژی ساختμm13/0 مقدار اهمی حدود 109 را نشان می دهند که جهت تحقق فرکانسهای قطع زیر Hz1 کافی نیست. یک شبه مقاومت جدید پیشنهاد شده است که مقاومتی حدود 1013 اهم را از خود نشان می دهد، شبه مقاومت پیشنهادی قابلیت تنظیم مناسبی نسبت به ساختارهای قبلی دارد. فرکانس قطع پایین تقویت کننده Hz008/0 تا Hz1 است. فرکانس قطع بالای سیستم با یک ساختار پیشنهادی قابل تنظیم می باشد. فرکانس قطع بالای تقویت کننده Hz38 تا Hz160 است. جهت افزایش بهره ی ولتاژ، تقویت کننده ی ثانویه ای طراحی نمودیم و با تغییر نسبت فیدبک خازنی، بهره ی آن را قابل تنظیم نمودیم. در نتیجه کنترل مناسبی بر پهنای باند و بهره ولتاژ انجام شده است. نویز ورودی برابرμV4 و بهره ی ولتاژ سیستم بینdB6/45 تا dB60 و توان مصرفی تقویت کننده پزشکی بین nW550 تا nW835 می باشد
    کلیدواژگان: پهنای باند، شبه مقاومت، تقویت کننده پزشکی، تقویت کننده عملیاتی ترارسانا
  • فاطمه سمایی فر، حسن حاج قاسم، حسن عبداللهی، منصور محتشمی فر، مجیدرضا علی احمدی صفحه 19
    با توسعه فناوری میکروماشینی و میکروالکترونیک، میکروهیتر یک مولفه کلیدی در میکروحسگرها به حساب می آید. در این مقاله یک میکروهیترپلاتینی با ساختار غشای معلق طراحی و ساخته شده است. شبیه سازی با نرم افزار کاونتور به کار گرفته شده است تا طراحی بهینه انتخاب شود. برای به دست آوردن توزیع دمای یکنواخت در سرتاسر ناحیه فعال میکروهیتر و افزایش استقامت غشا، لایه نازک سیلیکون در زیر غشای دی الکتریک قرار داده شده است. یک فرایند ساده و مطابق با فرایند استاندارد مدار مجتمع برای ساخت میکروهیتر کم مصرف طراحی شده است. میکروهیتر ساخته شده برای رسیدن به دمای بالا oC400 فقط به توان مصرفی کم 45 میلی وات نیاز دارد. هم چنین دارای پاسخ زمانی بسیار سریع در محدود 5 میلی ثانیه برای رسیدن به دمای oC400 است.
    کلیدواژگان: MEMS، میکروحسگر، توزیع دمای یکنواخت، میکروهیتر، غشای معلق شده
  • محمد قسمتی، سید محمد علوی صفحه 25
    از آنجایی که محفظه ی پلاسما از نظر الکتریکی، باری متغیر با زمان محسوب می شود و امپدانس آن از ابتدای فرآیند تا انتهای آن ثابت نیست، لازم است که بین مولد فرکانس رادیویی و محفظه ی پلاسما از یک شبکه ی تطبیق امپدانس استفاده شود تا با اندازه گیری یک پارامتر مناسب مانند پارامتر VSWR و اعمال تغییر مناسب بر روی المان های شبکه ی تطبیق امپدانس، مولد فرکانس رادیویی در تمام طول فرآیند (با وجود تغییر بار الکتریکی محفظه) در خروجی خود، بار 50 اهم خالص را ببیند. در این فعالیت کار طراحی و ساخت یک شبکه ی تطبیق امپدانس با قابلیت انتقال توان 600 وات در فرکانس 56/13 مگاهرتز برای تطبیق بار الکتریکی محفظه ی پلاسما به امپدانس خروجی مولد فرکانس رادیویی انجام شده است. در جعبه ی تطبیق امپدانس طراحی شده، از یک شبکه نوع L که شامل دو خازن متغیر و یک سلف ثابت است، به عنوان شبکه ی تطبیق امپدانس، از یک اندازه گیر VSWR به عنوان حسگر تطبیق، از دو عدد موتور Servo به عنوان عملگر برای چرخاندن خازن های متغیر و از الگوریتم کمینه VSWR به عنوان الگوریتم تطبیق استفاده شده است.
    کلیدواژگان: شبکه نوع L، الگوریتم کمینه VSWR، اندازه گیر VSWR، جعبه تطبیق امپدانس، محفظه ی پلاسما
  • زهرا دشتبان، سعید علیایی * صفحه 33

    تداخل سنج های سوپرهتروداین، روشی مناسب به منظور اندازه گیری های دقیق در نانومترولوژی است. با توجه به کم بودن سطح سیگنال های اندازه گیری و مبنا که از بخش نوری تداخل سنج سوپرهتروداین دریافت می شود، نیاز به مدارهایی برای آماده سازی سیگنال است. در بخش آماده سازی سیگنال، سیگنال های دریافتی پس از تقویت شدن، در هم ضرب می شوند و به فرکانس پایین تر منتقل می شوند و برای اعمال به بخش اندازه گیری فاز آماده می شوند. در بخش اندازه گیری فاز، آشکارسازی فاز متناظر با جابه جایی هدف انجام می شود. در این مقاله، مدارهای بخش الکترونیک تداخل سنج سوپرهتروداین با فناوری CMOS 0.5μm طراحی، شبیه سازی و پیاده سازی شده است. این مدارها شامل تقویت کننده کم-نویز کاسکود، فیلتر میان گذر با پهنای باند معادل فرکانس تداخل اولیه، مخلوط کننده متعادل دوگانه، فیلتر پایین گذر برای استخراج سیگنال با فرکانس تداخل ثانویه و مدار آشکارساز فاز است. با توجه به نتایج طراحی و شبیه سازی، قطعات مناسب جهت پیاده سازی بخش الکترونیک انتخاب شده اند. نتایج حاصل از این قطعات برای بخش آماده سازی سیگنال عبارت است از: تقویت کننده با بهره dB41/19 و عددنویز dB7/2 و مخلوط کننده با محدوده RF/LO بین MHz2500-80، محدوده IF بین 1000DC- مگاهرتز و IIP3 برابر با dBm5/28. برای بخش اندازه گیرفاز مداری کم نویز بر اساس مبدل زمان به دیجیتال (TDC) با قابلیت تفکیک پذیری یک نانو ثانیه به منظور اندازه گیری اختلاف فاز متناظر با جابه جایی نانومتری طراحی و پیاده سازی شده است.

    کلیدواژگان: تداخل سنج سوپرهتروداین، نانومترولوژی، تقویت کننده کم نویز، مخلوط کننده متعادل
  • امیر حسنی کرباسی، رضا ابراهیمی آتانی، شهاب الدین ابراهیمی آتانی، جواد مهری تکمه صفحه 45
    شبکه های حسگر بی سیم بطور گسترده برای نظارت و کنترل محیط و سیستم هایی که خارج از دسترس انسان هستند، بکار می روند. این شبکه ها در برابر حملات آسیب پذیر هستند و طراحی ساده سخت افزار این ابزارهای الکترونیکی، مانع از بکارگیری مکانیسم های دفاعی مرسوم می شود. طرح پیش توزیع جفت کلید به خاطر تاثیرپذیری از محدودیت منابع و تسخیر شدن فیزیکی گره های حسگر، عاملی ضروری برای شبکه های حسگر بی سیم است. امروزه طرحهای ترکیبیاتی مدیریت کلید به دلیل برتری های تعیین کننده نسبت به مدل های احتمالاتی پیش توزیع کلید و سایر مدل ها، مورد توجه قرار داده شده است. با طراحی مناسب BIBD، می توان از اتصال مناسب طرح توزیع کلید اطمینان حاصل نمود. این طرح از صفحه تصویری متناهی رتبه n جهت تولید یک طراحی متقارن استفاده می کند. از آنجایی که پارامتر n باید عدد اول یا یکی از توان های عدد اول n باشد، از این رو اندازه شبکه حسگر نمی تواند برای یک اندازه دلخواه حلقه کلید یا به تعداد دلخواهی حسگر پشتیبانی شود. مجموعه غالب همبند ضعیف (WCDS) برای استفاده مانند یک زیرساخت مجازی، جهت کاهش سربار مسیریابی و کنترل توپولوژی پیشنهاد شده است که مسیریابی را با محدود کردن وظایف اصلی مسیریابی فقط به گره های غالب، سبب بهبود امنیت شبکه می شود. در این مقاله، ضمن ارایه یک مدل جدید برای اصلاح معایب صفحات تصویری با طرح کپی و تبادل کلید جایگشتی (PKCAE) بر اساس مجموعه های غالب همبند ضعیف با کنترل توپولوژی مبتنی بر زیرساخت مجازی، به ارزیابی کارایی طرح با بررسی احتمال وجود کلید مشترک در شبکه ای با اندازه دلخواه و قابلیت مقیاس پذیری شبکه و برقراری مسیر کلید می پردازیم.
    کلیدواژگان: کپی و تبادل کلید جایگشتی، امنیت شبکه حسگر بی سیم، پیش توزیع کلید، BIBD، صفحات تصویری، مجموعه غالب
  • بیژن ذاکری، مجتبی رجبعلیان صفحه 53
    آنتن های لنز روتمن به دلیل خصوصیات منحصر به فرد خود به صورت گسترده به عنوان تغذیه آنتن های آرایه فازی استفاده می شوند. این لنز معمولا با سه پورت کانونی طراحی می شود. یکی از اصلی ترین مشکلات این روش خطای فاز می باشد مخصوصا برای لنزهای با دهانه بزرگ. تلاش های زیادی برای کاهش این خطا صورت گرفته است. اخیرا لنز روتمن غیرکانونی ارائه شده است که خطای فاز را به طور محسوسی کاهش می دهد. اما مشکل این روش، جایگاه نامناسب پورت های ورودی و خروجی می باشد. این پورت ها فقط برای کاهش خطای فاز بهینه شده اند اما برای پیاده سازی و ساخت مناسب نیستند زیرا مشکلات تطبیق و تزویج ایجاد می کنند. در این مقاله روش جدیدی برای طراحی لنز روتمن ارائه شده است که این لنز سه کانونی را تبدیل به غیرکانونی نموده، خطای فاز را به خوبی کاهش داده و قابلیت پیاده سازی را نیز دارا می باشد. لنزی با 7 پورت ورودی و 16 پورت خروجی توسط روش ارائه شده ی جدید، طراحی شده است. خطای فاز و قابلیت پیاده سازی توسط شبیه سازی تمام موج ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که ماکزیمم و میانگین خطای فاز پورت های ورودی و خروجی به خوبی کاهش پیدا کرده و مشکلی برای پیاده سازی این لنز موجود نمی باشد.
    کلیدواژگان: لنز غیرکانونی، لنز روتمن، خطای فاز، آنتن های آرایه فازی
|
  • Parviz Amiri Page 5
    A new full integrated biomedical amplifier with adjustable gain and bandwidth for ECG recording were designed in 0.13 μm CMOS process. Designed circuits simulated in Star-Hspice2009. This bioamplifier is composed of two primary and secondary stage. Primary amplifier determines the system bandwidth. This amplifier has achieved low cutoff frequency below 1Hz by a pseudo -resistor. Pseudo resistors presented in the previous structures shows the ohmic value of about 109 in 0.13 μm CMOS process which is not enough to achieve 1Hz low cutoff frequency.a new pseudo resistor is proposed which shows a resistance of about 1013 ohm.Also the proposed pseudo resistor has the ability to properly tunable compared to previous structures.. The given low cutoff frequency varies from 0.008Hz t 1Hz. Amplifier high cutoff frequency is controllable with a proposed structure; high cutoff frequency of the primary amplifier is from 38Hz to 160Hz. Then, to enhance the whole amplifier gain, we designed a secondary amplifier Then, with changing the capacitor feedback in the secondary amplifier, we havetunable its gain. and finally a proper control is done over the biomedical amplifier gain and bandwidth. the input referred noise equals 2.4 μV and the gain of whole system is between 45.6 dB to 60 dB and the total power consumption of the amplifier is 550nW to 850 nW.
    Keywords: Biomedical Amplifier, Pseudo Resistor, Trans Conductance Amplifier
  • Fatemeh Samaeifar Page 19
    With the development of microelectronics and micromachining technology,micro-heater is a key component in micro-sensor. In this work, a platinum micro-hotplate based on suspended membrane structure is introduced. FEM simulation using ConvetorWare software was performed to determine the optimal design of Pt micro-heater. For achieving uniform temperature distribution over the active heater area and to increase the robustness of the membrane, a thin Si island was placed underneath the dielectric membrane. Standard IC processes were adopted to form a simple structure to fabricate the hightemperatureand low-power micro-machined suspended micro-heater. The formed micro-heater exhibitedlow power consumption sensor such that a temperature as high as 400 ◦C could be reached by applying less than 45mW. In addition short time constants on the order of 5ms for the temperature variation from room temperature up to 400 ◦C were achieved in this structure.
    Keywords: Micro-heater, Micro-sensor, MEMS, Suspended membrane, Uniform Heat distribution
  • Seyed Mohammad Alavi Page 25
    Plasma chamber is an electrical load with time varying characteristic, its impedance varies from the start to the end of the process. RF generator must see a pure 50 ohm load during the whole process at its output in spite of the varying condition of chamber’s electrical load. To cover that measuring of a proper parameter like VSWR and applying proper changes to the elements of MB is essential. In order to match plasma chamber’s electrical load to output impedance of RF generator, design and implementation of a MB with the power transmission of 600W at the frequency of 13.56MHz has been done. In MB, an Ltype network with two varying capacitors and a constant inductance has been used as the matching impedance network. Also a VSWR meter as a matching sensor, two servo motors as actuators for application of varying capacitors has been used. As a matching algorithm the minimum VSWR algorithm has been applied.
    Keywords: Plasma Chamber, Match Box, L, type Network, VSWR Meter, Minimum VSWR Algorithm
  • Zahra Dashtban Page 33

    The use of super-heterodyne interferometers is a method for precision measurements in nano-metrology systems. According to the low-level measurement and base signals received by optical section of superheterodyne interferometer, the signal conditioner circuit is needed. In the signal conditioner section, the received signals are amplified and self-mixed. Then they are converted to the lower frequencies and are fed to the phase measurement section. In the phase measurement section, the displacement is detected according to the phase shift. In this paper, we design, simulate, and implement the circuits required for electronic part of interferometer by CMOS 0.5μm technology. These circuits include cascade low-noise amplifier to convert the photocurrents of avalanche photodiode to voltage signal, band-pass filters with bandwidth equal to the primary beat frequency, double-balanced mixer and low-pass filter to extract the secondary beat frequency. The results show that the amplifiers have 19.41dB gain and 2.7dB noise factor, mixers have RF/LO range between 80-2500MHz and IF range between DC to 1000MHz. In the phase measurement section, a low-noise circuitbased on time-to-digital converter (TDC) with 1ns resolution is designed and implemented to detect the displacement according to the phase shift.

    Keywords: Super-Heterodyne Interferometer, Nano, Metrology, Low, Noise Amplifier, Double Balanced Mixer
  • Amir Hassani Karbasi Page 45
    Wireless Sensor Networks (WSNs) are now widely used for monitoring and controlling of systems where human intervention is not desirable or possible. WSNs are susceptible to security attacks and their simple hardware architecture prevents applying hardware based defensive mechanisms. Pair-wise key predistribution protocols are essential for WSNs since they are under the influence of resource limitations of physical nodes. One mathematical structure called Balanced Incomplete Block Design (BIBD) is used to construct the key rings. BIBD scheme uses finite projective plane of order n to generate a symmetric design. Since parameter n has to be a prime power; therefore, not all network sizes can be supported for a fixed key-chain size. Weakly Connected Dominating Set (WCDS) was recommended to serve as a virtual backbone for WSNs.It can reduce the routing overhead and topology control.Therefore network security is improved by restricting the main routing tasks to only dominators. In this paper, we discuss the use of combinatorial set systems in the design of deterministic key pre-distribution schemes for distributed sensor networks. We focus on analyzing combinatorial properties of the set systems that relate to the connectivity and resilience of the resulting distributed sensor networks and then we present a new model for reforming projective plane with permutation key copying and exchanging (PKCAE) based on dominating sets and virtual backbone-based topology control, we deal with the evaluation of design efficiency by analyzing shared common key and connectivity of the model in arbitrary network size, scalability in sensor network and path key establishment.
    Keywords: WSN Security, Key Predistribution, BIBD, Projective Plane, Dominating Set, Key Copying, Key Exchanging
  • Mojtaba Rajabalian Page 53
    Rotman Lens antennas are widely used as a feed for phased array antennas because of their unique features. This lens is usually designed with 3 focal points. One of the major problems of this method is the phase error specially for big aperture lenses. Much efforts has been done to reduce this error. Recently Non-Focal Rotman Lens has been proposed to reduces phase error effectively but the major problem of this method is undesired places of the input and output ports. These ports are only optimized to reduce the phase error but are not suitable for implementation because they produce matching and coupling problems. In this essay a new approach of Rotman Lens is proposed that convert 3-Focal Rotman Lenses into Non-Focal ones and decreases phase error greatly with implementation capability. A lens with 7 input ports and 16 output ports is designed with this proposed new method. Phase error and implementation capability are evaluated with full wave simulation. Results show that maximum and average phase errors of the input and output ports decrease greatly and there is no problem to implement this lens.
    Keywords: Non-focal Lens, Phased array antennas, Phase error, Rotman lens