A transimpedance amplifier design for capacitive micromachined ultrasonic transducers operating at 7.5MHz

Kapasitif Mikro İşlenmiş Ultrasonik Dönüştürücüler (CMUT'lar), ultrason görüntülemede kullanılan MEMS cihazlarıdır, ör. ultrason mamografisi. CMUT, geleneksel X-ışını mamografisinin zararlı etkileri olmadan ultrason mamografisinde uygulanabilir bir dönüştürücü çözümü olduğunu kanıtlamıştır. CMUT'lar çok yüksek elektriksel empedansa sahiptir, bu sebeple bir transempedans amplifikatörü (TIA) alış sırasında ön amplifikasyon için en uygun olan amplifikatör türüdür. 25MHz bant genişliğine ve 120kΩ transempedans kazancına sahip bir TIA, XFAB XC06M3 prosesi kullanılarak Cadence Virtuoso'da tasarlanmıştır. CMUT küçük sinyal modeli, 50μm yarıçap ve 7.5MHz çalışma frekansı için kullanılmıştır. Bu model, TIA devre simülasyonlarına dahil edilmiştir. TIA için biri pasif geri besleme direncine ve diğeri MOSFET geri besleme direncine sahip iki tasarım seçeneği önerilmiştir. İkincisi, yerleşim tasarımında öncekine kıyasla alandan tasarruf etmemizi sağlamıştır. Geçici hal ve gürültü simülasyonları şematik ve yerleşim görünümleri için yapılmış ve karşılaştırılmıştır. TIA'nın giriş referanslı akım gürültüsü 0.5pA/√Hz olarak simüle edilmiş ve güç tüketimi her iki tasarım için yaklaşık 3.3mW olarak simüle edilmiştir.