Estudo e desenvolvimento de blocos para processamento hardwired em aparelhos de auxílio auditivo com DSP

• Autor(a) principal: Carvalho, Dionísio de
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-17012014-091429/
• topic: Aparelho auditivo; Baixo consumo; Digital processing; Hardwired; Hardwired; Hearing aid; Low consumption; Microelectronics; Microeletrônica; Processamento digital

A vida de milhões de pessoas é afetada por problemas de deficiência auditiva, incapacitando-as de ouvirem os sons naturalmente. O uso de aparelhos de auxílio auditivo minimiza o efeito das deficiências, pois possibilita tratamento dos sinais auditivos através de sofisticados algoritmos que eliminam ruídos e amplificam os sinais de interesse. Este trabalho propõem a especificação de um sistema integrado, otimizado em termos de consumo de potência, para realizar o processamento de sinais digitais em aparelhos de auxílio auditivo digital. Foram desenvolvidos dois blocos para processamento hardwired, que substituem o processamento realizado por software, cuja finalidade é filtrar os sinais sonoros digitalizados com menor consumo. Um dos blocos, um filtro FIR de até 128 coeficientes, pode ser utilizado como filtro do tipo passa baixa ou passa altas frequências. O outro bloco, para executar o algoritmo ALE, é utilizado para eliminar ruídos periódicos. Os blocos desenvolvidos e implementados foram compilados e simulados para comprovar a funcionalidade. Os resultados das simulações mostraram que eles atendem as especificações de funcionalidade. Os blocos foram também sintetizados em uma tecnologia CMOS de 0,35 &#956m, três níveis de metal, para assim se ter as estimativas de área do circuito e de consumo de potência. A área do layout final foi de 14 mm². O consumo de potência estimado é de 0,30 mW para frequência de clock de 300 kHz (o que permite que um filtro FIR processe uma amostra a cada 240 &#956s, no pior caso, e o ALE, uma a cada 36 &#956s), e de 5,06 mW para frequência de clock de 5,0 MHz (filtro FIR processa uma amostra a cada 14,4 &#956s e o ALE, uma a cada 2,2 &#956s). As estimativas de consumo foram feitas considerando os dois blocos operando simultaneamente e com tensão de alimentação de 1,8 V. Para todo o sistema integrado proposto, obtive-se, com um cenário específico, o consumo de potência de 1,1 mW, considerando dois Filtros Configuráveis, um Filtro ALE e um DSP.