رئیس دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز 2008-7799 مقالات آماده انتشار 2025 06 30 A High-Accuracy Gaussian Waveform Generation Circuit in CMOS Technology for Electrical Nerve Stimulation مدار مولد شکل موج گوسی با دقت بالا در فناوری CMOS برای مدارهای تحریک عصبی الکتریکی 19991 10.22034/tjee.2025.63390.4893 FA مریم قرائی جمعه‌ئی گروه الکترونیک، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکده فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران عرفان سلیقه گروه الکترونیک، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکده فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران صمد شیخائی گروه الکترونیک، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکده فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران Journal Article 2024 09 08 Electrical nerve stimulation plays an important role in treatment of neural illnesses, as well as conducting the related research. Waveform is an important paratmeter of stimulation, for which, usually the rectgualar type is selected in commercial products and in research, for the sake of simplicity. However, in some references, the superiority of Gaussian waveform over rectangular, and the lower power consumption for its gerenration is poined out. In this paper, after a literature survey of neural stimulation, several Gaussian generator circuits from previous work are introduced, and finally, a new design for Gaussian signal generation is proposed. The presented circuit takes advantage of direct implementation of Gaussian signal, which has the general form of exp(-x2/2). In this circuit, a subtractor block is used to change the waveform peak point, a multiplier is used for square function generation, an exponential converter is used to generate exp(x) signal, a driver is used to amplify output current, and a H-bridge switching network is used for generation of bipolar waveform. The circuit is designed and simulated in 0.18µm CMOS technology, and has the capability of adjusting output current and stimulation pulsewidth. Static power consumption of the proposed circuit is 2.89W from 0.7V and 3.3V power supplies. Simulation results of the circuit is presented for various PVT corners, to show its acceptable performance. تحریک عصبی الکتریکی نقش مهمی در درمان بیماری‌های اعصاب و روان و انجام تحقیقات مرتبط با آن دارد. شکل موج تحریک یکی از پارامترهای مهم تحریک است که اغلب به جهت سادگی، در محصولات تجاری و نیز در تحقیقات، از نوع مستطیلی آن استفاده می‌شود. در برخی مراجع، به برتری شکل موج گوسی نسبت به مستطیلی، از لحاظ شباهت ظاهری به سیگنال پتانسیل تحریک عمل و نیز توان مصرفی کمتر جهت تولید آن اشاره شده است. در این مقاله، ضمن اشاره‌ای به ادبیات موضوع تحریک عصبی، نمونه‌های مختلف مولدهای گوسی ارائه شده در مقالات بررسی شده و در ادامه طرح جدیدی برای تولید سیگنال گوسی ارائه می‌شود. این مدار از پیاده‌سازی مستقیم رابطه ریاضی سیگنال گوسی به شکل exp(-x2/2) بهره می‌برد. در این مدار، از بلوک‌های تفریق‌کننده و ضرب‌کننده به‌ترتیب برای تغییر محل نقطه اوج و تولید مربع شکل موج استفاده می‌شود. در ادامه، مبدل نمایی برای تولید سیگنال exp(x) و درایور جهت تقویت جریان خروجی به‌کار می‌رود. به‌منظور دوفازه‌کردن (آندیک و کاتدیک) شکل موج تحریک نیز شبکه پل سوئیچی به عنوان بلوک انتهایی مدار قرار می‌گیرد. مولد پیشنهادی در فناوری µm CMOS 0.18 طر احی و شبیه‌سازی شده است و علاوه بر دوفازه بودن، قابلیت کنترل میزان جریان و عرض پالس تحریک را نیز داراست. توان مصرفی استاتیک این مولد مجموعا 2.89 میکرووات از دو مولد تغذیه 0.7 و 3.3 ولتی است. برای اطمینان از عملکرد قابل قبول مدار پیشنهادی در شرایط مختلف، نتایج شبیه‌سازی برای تغییرات مختلف گوشه فرآیند نیز گنجانده شده است.