Resumen de Nuevo sistema de amplificación y conversión de señales analógicas de bajo nivel basado en circuitos de conmutación
La bioingeniería se ha convertido en un pilar muy importante para las ciencias biológicas y médicas; gracias a los grandes avances en la electrónica, se han desarrollado instrumentos cada vez más exactos y precisos. En el presente trabajo se propone un sistema de amplificación de señales analógicas de bajo nivel en el que se utilizan exclusivamente circuitos de conmutación sin ningún componente pasivo adicional, en él, es posible la obtención directa de la señal amplificada en formato digital. Los resultados demuestran que las características de las señales amplificadas son comparables a las obtenidas con equipos convencionales de alta calidad. Una de las ventajas principales es que la implementación del sistema puede compactarse enormemente utilizando circuitería digital convencional sin que exista prácticamente ninguna etapa analógica. Este sistema ha sido desarrollado en dos versiones: como amplificador de señales referidas a masa y como amplificador diferencial de entradas flotantes con las características típicas exigibles a los amplificadores de señales bioeléctricas (alto factor de rechazo al modo común, alta impedancia de entrada, bajo ruido y muy baja distorsión), habiendo sido utilizado como ejemplo la amplificación de señales de ECG. La técnica propuesta exigió el desarrollo de sistemas de apoyo para experimentación y validación de los resultados obtenidos. De manera importante destaca un sistema de amplificación multicanal para electrocardiografía controlado por un microcontrolador, en el que se incorpora un método de aislamiento de concepción original. Se abre la posibilidad de abordar implementaciones basadas en FPGA o circuitos programables similares, lo cual podría tener importancia a nivel de realizaciones industriales. La razón de haber elegido la amplificación de señales bioeléctricas como ejemplo de aplicación, se ha debido a que en dicha técnica es necesario resolver una serie de problemas particulares complejos relacionados con el nivel muy bajo y la alta contaminación por ruido e interferencias de dichas señales. Esto unido a la exigencia de aislamiento galvánico de los sistemas utilizados con objeto de garantizar la seguridad del paciente, y a la necesidad de amplificar tanto señales referidas a masa como señales diferenciales flotantes, hace esta aplicación ideal para ensayar el sistema propuesto en un entorno de máximas dificultades. Aunque se han aportado soluciones originales relacionadas con las señales bioeléctricas, en particular, la técnica propuesta es aplicable a cualquier tipo de señal analógica sin ninguna restricción. Para la descripción de la técnica y su implementación, el trabajo se ha dividido en cinco capítulos. El primer capítulo presenta el estado del arte que guardan las técnicas empleadas para la amplificación de la señales de bajo nivel. En el segundo capítulo, se describe la problemática que presenta el trabajar con señales biológicas, y se establecen los objetivos a lograr en el trabajo. El tercer capítulo, explica con detalle la técnica propuesta y se analizan las fuentes de error que puede presentar en su aplicación. El cuarto capítulo, describe cada una de las pruebas realizadas para estimar las fuentes de error. En el quinto capítulo, se presentan los resultados obtenidos en cada una de las pruebas, así como el análisis de los mismos. El sexto capítulo presenta las conclusiones derivadas del análisis de dichos resultados. Finalmente, como apéndices, se presentan los listados de los programas diseñados para el microcontrolador, y los usados en el sistema FPGA, además se incorpora información técnica de los dispositivos utilizados.
