Design of CMOS Analog Integrated Fractional-Order Circuits. Applications in Medicine and Biology

این کتاب طراحی و اجرای مدارهای مرتبه کسری آنالوگ را شرح می دهد که برای اجرای روی تراشه مناسب هستند و قادر به عملکرد ولتاژ پایین و تنظیم الکترونیکی ویژگی های آنها هستند. نویسندگان مقدمه‌ای مختصر در مورد محاسبات مرتبه کسری، و به دنبال آن مسائل طراحی برای مدارهای مرتبه کسری از مرتبه‌ها و انواع مختلف ارائه می‌کنند. مزایای این روش با طراحی فیلترهای حالت جریان و حالت ولتاژ نشان داده شده است. شبیه‌سازهای الکترونیکی قابل تنظیم خازن‌ها و سلف‌های مرتبه کسری ارائه شده‌اند، که در آن رفتار تراشه‌های مربوطه ساخته‌شده با استفاده از فرآیند AMS 0.35um CMOS به‌طور تجربی تأیید شده است. کاربردهای مدارهای مرتبه کسری نشان داده شده است، از جمله یک مرحله پیش پردازش مناسب برای اجرای الگوریتم پان تامپکینز برای تشخیص کمپلکس های QRS یک الکتروکاردیوگرام (ECG)، یک اجرای کاملاً قابل تنظیم از مدل کول-کول که برای مدل‌سازی بافت‌های بیولوژیکی، و یک روش ساده و غیر امپدانس برای اندازه‌گیری ابرخازن‌ها.

This book describes the design and realization of analog fractional-order circuits, which are suitable for on-chip implementation, capable of low-voltage operation and electronic adjustment of their characteristics. The authors provide a brief introduction to fractional-order calculus, followed by design issues for fractional-order circuits of various orders and types. The benefits of this approach are demonstrated with current-mode and voltage-mode filter designs. Electronically tunable emulators of fractional-order capacitors and inductors are presented, where the behavior of the corresponding chips fabricated using the AMS 0.35um CMOS process has been experimentally verified. Applications of fractional-order circuits are demonstrated, including a pre-processing stage suitable for the implementation of the Pan-Tompkins algorithm for detecting the QRS complexes of an electrocardiogram (ECG), a fully tunable implementation of the Cole-Cole model used for the modeling of biological tissues, and a simple, non-impedance based measuring technique for super-capacitors.