Filtro pasa altas sintonizable integrado en tecnología CMOS de 180nm para circuitos de detección de biopotenciales (2024)
La electromiografía (EMG) permite analizar la actividad eléctrica muscular, brindando información clave sobre el control neuromuscular y la biomecánica del movimiento. Su versión de alta densidad (HD-EMG) emplea matrices de más de 200 electrodos para capturar señales detalladas en grandes áreas musculares. Sin embargo, este método plantea retos en términos de costo, tamaño y consumo de energía. En este marco, el Grupo de Investigación en Electromagnetismo, Salud y Calidad de Vida diseñó un circuito integrado (CI) destinado a la obtención de señales EMG, subrayando la importancia de modificar el diseño para también recoger señales de electroencefalografía (EEG) y electrocardiografía (ECG). Este proyecto de ingeniería aborda este reto mediante el diseño de un filtro pasa altas sintonizable, integrado en tecnología CMOS de 180nm, orientado a la extracción de señales de HD-EMG, EEG y ECG. El filtro tiene como objetivo eliminar los componentes parásitos de baja frecuencia, generados, entre otros, por el acoplamiento capacitivo entre el electrodo y la piel del paciente. Si bien el filtro consta de un circuito integrador conectado en el lazo de realimentación de un Amplificador de Instrumentación (INA), en este proyecto se presenta solo el diseño y layout del bloque integrador mencionado. El circuito diseñado garantiza un error de sintonización menor al 20% mediante un ajuste de corriente binario, orientado a corregir las desviaciones causadas por variaciones PVT. Lo anterior, con un consumo de corriente promedio de 4.19 μA y un nivel de ruido referido a la entrada de 1mV. El layout del CI ocupa un área de 312.095 μm x 313.86 μm, y aunque la fabricación no es un objetivo del proyecto, el diseño pasó exitosamente la verificación de las reglas de diseño del proceso de fabricación, y la verificación layout versus esquemático, lo que permite su eventual fabricación.