الفهرس 
ABSTRACTOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 83 |  |  |
| | | from | 83 | | |
Abstract
الملخص العربى
في الآونة الأخيرة ، التكنولوجيا تلعب دو ًرا سريع النمو في الروتين اليومي ولا يمكن للناس
الانفصال عنها. ازدهر جيل جديد من التكنولوجيا القابلة للارتداء ، مثل الساعات الذكية وأجهزة
تتبع اللياقة البدنية ، بسبب ميل التكنولوجيا إلى أن تصبح أسرع وأصغر. مع بداية الألفية الجديدة
، شهد العالم زيادة غير مسبوقة في استخدام التكنولوجيا القابلة للارتداء ، خاصة لتطبيقات الرعاية
الصحية. منذ بداية جائحة كورونا تؤكد منظمة الصحة العالمية أنه يمكن مراقبة مريض فيروس
كورونا بنا ًء على درجة الحرارة ومعدل التنفس ومحتوى الأكسجين في الدم. لذلك، زاد الطلب
العالمي على حلول المراقبة الطبية المنزلية. في الممارسات الطبية الحديثة ، يعتبر مستوى تشبع
الأكسجين في الدم ( )Blood oxygen saturation level-Spo2أحد العلامات الحيوية الهامة للجسم
إلى جانب العلامات الأكثر تقليدية. تُستخدم إشارة تخطيط تحجم الدم ضوئيا
( )Photoplethysmographic-PPGلقياس معدل ضربات قلب المريض وضغط الدم و
مستوى تشبع الأكسجين في الدم. وبالتالي ، يستخدم مستشعر PPGعلى نطاق واسع في أنظمة
الرعاية الصحية القابلة للارتداء.
تطوير أنظمة لمراقبة مستوى تشبع الأكسجين في الدم وضغط الدم بطريقة مستمرة وغير غازية
تعتمد علي أشارة تخطيط تحجم الدم ضوئيا، بدأ يجذب الكثير من جهود الباحثين في الآونة
الاخيرة. ولكن أنظمة الرعاية الصحية التي يمكن ارتداؤها يتطلب مستوى عال من التكامل
وتشغيلها بمصدر قدرة منخفضة. لذلك تصميم المستقبل الضوئي والواجهة الأمامية التناظرية
ومشغلات الثنائي باعث الضوء بطريقة تكاملية يقلل من عدد المكونات المستخدمة في الأنظمة
المحمولة المدمجة. حيث أن العائق الرئيسي أمام الأنظمة المحمولة هو تقليل القدرة المستهلكة
لذلك إدارة القدرة المنخفضة دون المساس بجودة الإشارة شرط أساسي في تحسين تصميم تلك
الأنظمة. الكثير من الأبحاث المنشورة في هذا المجال تعمل علي تقليل القدرة المستهلكة لكن
المعظم منهم يهتم بمسار المستقبلات الضوئية و الثنائي باعث الضوء بينما القليل من الأبحاث
المنشورة تهتم بتقليل استهلاك الواجهة الأمامية التناظرية للقدرة.
في ضوء ما تقدم ، ستركز هذه الرسالة على تصميم الواجهة الأمامية التناظرية من خلال تصميم
وتطوير مكبر ممانعة تباعدي) (Transimpedance amplifier-TIAذو قدرة مستهلكة منخفضة معالملخص العربي
67
المحافظة علي معامل تكبير عالي وتقليل قيمة الشوشرة الكلية المتكاملة. نظ ًرا لأن أداء الواجهة
الأمامية يعتمد بشكل كبير على مكبر الممانعة التباعدي ، فقد تمت دراسة التصميمات الحديثة لمكبرات
الممانعة التباعدي والمقارنة بينها لأختيار الأفضل والمناسب للاستخدام في تصميم الواجهة الأمامية
التناظرية لإشارة تخطيط تحجم الدم ضوئيا. وقد تم تقديم النتائج المحققة من خلال المحاكاة ما بعد
التصميم باستخدام تكنولوجيا ۱۳۰نانو متر.المكبر الممانعي التباعدي المقترح يعتمد علي دائرة مكبر
ممانعي تباعدي ذو عاكس متتابع) (Inverter cascode -INVcولكن ترانزستوران الدخل ذا بوابة شبه
عائمة ( )Quasi-floating gate-QFGلكي يحقق استهلا ًكا منخف ًضا للغاية للطاقة. وقد حقق مكبر
الممانعة التباعدي المقترح تكبير قدره ۱۱٩,٦ديسيبل وذلك باستخدام الثنائي الضوئي ذو المساحة
الكبيرة بسعة ۲۰بيكو فاراد. وقد حققت الواجهة الأمامية التناظرية المقترحة تكبير كلي بمقدار
۱٤۷,٤٦ديسيبل وسعة ترددية ٥كيلو هرتز. حققت الدائرة المقترحة تشويه توافقي كلي (Total
) harmonic distortion- THDمقداره ⁒۱وذلك عند دخل مقداره ۷۰نانو أمبير من القمة للقمة وذلك
من خلال استخدام تحكم مبرمج للتغيير في قيمة التكبير الكلي. وقد تم تصميم الواجهة الأمامية
المقترحة لها تردد النطاق المنخفض ۰,۳٥هرتز وهو أقل من أدنى تردد لإشارة تخطيط تحجم الدم
ضوئيا. وقد حققت الواجهة الأمامية المقترحة شوشرة كلية عند الدخل مقدارها ٩٤نانو أمبير
واستهلاك قدرة مقدارها ۳۰ميكرو وات وذلك من مصدر جهد ثابت مقداره ۱,۲فولت. علاوة على
ذلك ، تم عمل مخطط ) (Layoutله يشغل مساحة ۱مم × ۱مم .
وقد تم تنظيم هذه الرسالة لتتكون من ستة فصول كما يلي:
• الفصل الأول: يقدم هذا الفصل تمهيداً مبسطاً للرسالة من خلال إلقاء نظرة عامة على الرسالة
ومحتوياتها وأهدافها والدوافع التي أدت الى إجرائها.
• الفصل الثاني: يعرض أهم المفاهيم التي تقوم عليها الرسالة ، يبدأ بشرح لإشارة تخطيط
تحجم الدم ضوئيا، ثم ينتقل إلي جهاز قياس التأكسج النبضي، ويليه تقديم لطريقة عمل مكبر
الممانعة التباعدي وأهم خصائصه.
• الفصل الثالث: يدرس تصميم وأداء أنواع مختلفة من مكبرات الممانعة التباعدية الموجودة
بالأبحاث السابقة، تم تصنيفهم إلي ثلاث أنواع طبقا لطبيعة تكوينهم، وعمل محاكاة للمقارنة
بينهم وأختيار المناسب لاستخدامه مع إشارة تخطيط التحجم ضوئيا.الملخص العربي
68
• الفصل الرابع: يقدم مكبر الممانعة التباعدي المقترح، الذي يعتمد علي مكبر ممانعي تباعدي
ذو عاكس متتابع ولكن ترانزستوران الدخل ذا بوابة شبه عائمة، الذي يحقق قدرة إستهلاكية
منخفضة .
• الفصل الخامس: يقدم الواجهة الأمامية التناظرية المقترحة لإشارة تخطيط التحجم ضوئيا،
حيث إنها تتكون من ثلاث مراحل المرحلة الأولي مكبر الممانعة التباعدي الذي تم إقتراحه
في الفصل السابق، يليه مكبر يمكن التحكم في مقدار التكبير له من خلال البرمجة ،ثم في
النهاية مرحلة مكبر عزل تجعلها قابلة للتوافق مع المرحلة التالية، كما تم عرض نتائج
المحاكاة والمخطط لها.
• الفصل السادس: تم فيه تلخيص أهم الإسهامات التي تم التوصل إليها خلال هذه الرسالة،
كذلك تم عرض النقاط المقترح دراستها مستقبلياً كإمتداد للعمل المطروح في هذه الرسالة.