طراحی مدار تریگر پالس

# تعریف پروژه طراحی مدار ایزوله، کم‌نویز و دقیق برای تولید پالس تریگر EEG خروجی رو روی برد بورد هم میتونم ببندم یا روی pcb لحیم کنم، همینکه بدونم چجوری به هم وصل کنم که خروجی بده کافیه، اصلا مدار روی کاغذ هم کشیده بشه اوکیه، هدف نهایی اینه که بتونم در چند ساعت مدار را بنندم و خروجی مورد نظر را بگیرم، اگر نیاز به خرید قطعه نباشه تا پنج شنبه یا جمعه هم وقت هست در ضمن کد اردینوو دیتاشیت‌ها هم پیوست شده ## هدف پروژه طراحی و پیاده‌سازی یک مدار الکترونیکی ایزوله، بسیار کم‌نویز و با دقت بالا جهت تبدیل سیگنال دیجیتال خروجی یک برد Arduino Uno R3 به یک سیگنال تریگر مناسب برای ورود به دستگاه ثبت EEG (نوار مغز). هدف نهایی، تولید یک پالس مرجع (Trigger Marker) کاملاً تمیز، با دامنه 2 میلی‌ولت، بدون ایجاد نویز قابل اندازه‌گیری در سیستم ثبت سیگنال‌های عصبی است. --- ## مشخصات سیگنال ورودی منبع تولید سیگنال: * Arduino Uno R3 سیگنال خروجی آردوینو: * سطح Low = 0V * سطح High = +5V * عرض پالس = 50 ms * خروجی از پایه D2 نسبت به GND آردوینو --- ## مشخصات سیگنال خروجی مورد نیاز مدار باید خروجی‌ای تولید کند که مستقیماً به یکی از کانال‌های دستگاه EEG متصل شود. خروجی شامل دو ترمینال است: * EEG Signal * EEG Ground ویژگی‌های سیگنال خروجی: * Low = 0 mV * High = +2 mV * شکل موج کاملاً مربعی (Ideal Square Wave) * بدون اعوجاج * بدون Overshoot * بدون Ringing * بدون Drift * بدون Offset اضافی * Rise Time و Fall Time تا حد ممکن بسیار کوچک و بدون اثر قابل مشاهده بر ثبت سیگنال به عبارت دیگر: ورودی 0 ولت آردوینو باید دقیقاً به خروجی 0 میلی‌ولت تبدیل شود و ورودی 5 ولت باید دقیقاً به خروجی 2 میلی‌ولت تبدیل گردد. --- ## الزامات عملکردی این مدار برای استفاده در کنار سیستم ثبت EEG طراحی می‌شود، بنابراین مهم‌ترین اولویت‌ها عبارت‌اند از: ### 1- حداقل نویز ممکن دستگاه EEG دارای دقت اندازه‌گیری در حدود 100 µV است. بنابراین: * کوچک‌ترین نویز خروجی می‌تواند باعث ایجاد آرتیفکت در ثبت سیگنال‌های عصبی شود. * نویز DC و AC مدار باید تا حد امکان کاهش یابد. * تمامی منابع احتمالی نویز باید در طراحی حذف یا فیلتر شوند. --- ### 2- ایزولاسیون کامل بین Arduino و دستگاه EEG باید ایزولاسیون کامل وجود داشته باشد. --- ### 3- دقت زمانی زمان‌بندی پالس‌ها بسیار مهم است. مدار باید: * کمترین Propagation Delay ممکن را داشته باشد. * Jitter بسیار ناچیز داشته باشد. * زمان وقوع پالس خروجی تا حد امکان منطبق با زمان پالس ورودی باشد. * تغییرات زمانی بین پالس‌ها قابل چشم‌پوشی نباشد. --- ### 4- پایداری دامنه خروجی دامنه خروجی باید مستقل از: * تغییرات تغذیه * تغییرات دما * تغییرات بار * گذشت زمان همواره نزدیک به 2.000 mV باقی بماند. --- ## تجربه مدار قبلی در نسخه قبلی مدار از اپتوکوپلر استفاده شده بود. اگرچه ایزولاسیون برقرار بود، اما خروجی دارای نویز دائمی چند میلی‌ولت بود که باعث ایجاد اختلال در مانیتورینگ سیگنال‌های EEG می‌شد. هدف این پروژه حذف کامل این مشکل است. --- ## قطعات موجود در صورت امکان طراحی مدار بر پایه قطعات موجود انجام شود. قطعات موجود عبارت‌اند از: * رله‌های رومله (Reed Relay) * ماژول‌های تغذیه DC-DC ایزوله * آی‌سی‌های Voltage Reference * آی‌سی‌های Analog Switch * آی‌سی‌های Digital Isolator * آپ‌امپ‌ها * مقاومت‌ها * خازن‌ها در صورتی که استفاده از قطعه‌ای دیگر از نظر فنی ضروری باشد، می‌توان آن را جایگزین یا به مدار اضافه کرد؛ اما اولویت با استفاده از قطعات موجود است. --- ## خروجی مورد انتظار از طراح مدار انتظار می‌رود مدار به‌گونه‌ای طراحی شود که قابل ساخت و تست عملی باشد و شامل موارد زیر باشد: 1. شماتیک کامل مدار. 2. انتخاب دقیق تمامی قطعات (Part Number). 3. مقدار دقیق مقاومت‌ها و خازن‌ها. 4. نحوه اتصال تمامی بخش‌ها. 5. طراحی بخش ایزولاسیون. 6. طراحی منبع تغذیه ایزوله. 7. روش تولید دقیق دامنه 2 mV. 8. روش کاهش نویز تا حد ممکن. 9. روش حذف Offset و Drift. 10. پیشنهاد Layout مناسب PCB برای حداقل نویز. 11. تحلیل منابع نویز و راهکارهای حذف آن. 12. برآورد Propagation Delay مدار. 13. امکان مونتاژ مدار و تست عملی آن با تجهیزات آزمایشگاهی. --- ## معیار پذیرش پروژه مدار تنها در صورتی قابل قبول است که در تست عملی شرایط زیر را برآورده کند: * تبدیل دقیق 0V به 0 mV. * تبدیل دقیق 5V به 2 mV. * ایزولاسیون کامل بین Arduino و EEG. * عدم وجود نویز قابل مشاهده روی خروجی در حد حساسیت دستگاه EEG. * شکل موج مربعی ایده‌آل. * زمان‌بندی دقیق و بدون تأخیر محسوس. * قابلیت مونتاژ و عملکرد پایدار در آزمایش عملی.