神经信号采集电路中低噪声运算放大器与∑-Δ调制器设计

发布时间：2018-01-12 05:28

  本文关键词：神经信号采集电路中低噪声运算放大器与∑-Δ调制器设计　出处：《北方工业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着生物医学事业的发展,人类对生物神经电信号的探究也越来越深入和迫切。生物神经植入芯片也应运而生。生物神经植入芯片是通过电极插入体内,用以接触神经元,提取神经信号。神经信号分为两部分：一部分是场电位信号,就是基底信号；一部分是动作电位信号。当生物有动作产生时,神经元的电位便会发生变化,产生动作电位,这便是研究的主要有用信号。电极将提取到的神经信号传递给芯片,经过处理转换为数字码,经过无线收发传至电脑终端或者DSP等设备。该芯片内部模块包括：滤波器、ADC、数字模块、RF发送模块和RF接收模块。该论文主要研究对象为芯片的模拟前端,包括滤波器和∑-△ADC的调制器两部分。 该滤波器为二阶有源滤波器,其中的有源器件是低噪声放大器。该滤波器的创新点是,采用了工作于亚阈值区的MOSFET代替滤波网络中的大电阻,一方面将不可能实现的超低截止频率变为可能,大大节省芯片面积,另一方面避免了电阻产生的热噪声,在该应用中最为合适。 ∑-△的调制器部分要求高精度,这样才能还原出微弱的生物神经信号,一般在(几十微伏到二百微伏之间),该文要求调制器的设计指标为16bit,可以较为理想的完成这一任务。 芯片采用SMIC0.18μm1P6M CMOS工艺,1.8V电源供电。经过流片测试,∑-△调制器的SNDR达到了76.04dB,有效位数为12.34bit,而加上滤波器的整个模拟前端的SNDR达到了74.72dB,有效位数为12.12bit,可见前级滤波器做的也较为不错,有很强的驱动能力,与理想信号源颇为接近。
[Abstract]:With the development of biomedicine, the research of biological nerve signal is more and more deep and urgent. Biological nerve implant chip is inserted into body by electrode. The neural signal is divided into two parts: one is the field potential signal, the other is the basal signal; Part is the action potential signal. When the organism has the action to produce, the neuron's potential will produce the change, produces the action potential. This is the main useful signal of the study. The electrode transmits the extracted neural signal to the chip and converts it into digital code after processing. Through wireless transceiver to computer terminal or DSP and other devices, the chip internal module includes: filter ADCand digital module. RF transmitter module and RF receiving module. This paper mainly focuses on the analog front end of the chip, including filter and 鈭，

本文编号：1412909