高精度微弱脑电检测数模混合控制芯片系统

发布时间：2017-09-04 20:38

  本文关键词：高精度微弱脑电检测数模混合控制芯片系统

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【摘要】：针对脑电检测的研究需要,研发了微弱EEG脑电信号采集专用芯片系统。该芯片使用斩波稳定去噪声技术,首先利用2 k Hz的斩波频率对100 Hz以下的EEG信号进行频域隔离,然后利用RRL纹波抑制环路反馈进行调制后位于chopper频率处的主要由失调与低频1/f闪烁噪声引起的纹波电压的抑制;单级斩波放大使用电流复用、亚阈值跨导增强技术对来自EEG传感器的低频(100 Hz)小信号(5~100μV)进行40 d B增益的稳定中频放大;级联S/H电路进行去累积毛刺滤波,配合前面斩波技术,达到整体低噪声性能;VGA/LPF通过改变输入、反馈/负载电容,分别进行增益/带宽的数字调整。EEG-DSP加速芯片实现对多通道采集的控制以及信号处理编码。设计使用SMICRF 180 nm混合工艺,使用Cadence的Spectre软件进行功能前/后仿真,使用Caliber工具进行DRC/LVS的版图验收。最后,对设计芯片进行实际测试,结果表明放大芯片关键性能为:8.1μW/通道、面积6.3 mm2/8通道、0.8μVrms(BW=100 Hz)等效输入噪声;该款自主研发的脑电斩波放大芯片性能达到国内外前列的水平,可进行正确的脑电EEG采集,可应用于可穿戴领域、对后续脑电数据分析具有重要的使用价值。
【作者单位】： 中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室(北方基地);中国科学院大学;
【关键词】： EEG 微弱小信号检测 斩波调制/解调去噪 纹波抑制环路 EEG-DSP控制
【基金】：国家自然科学基金(61527815,31500800,61501426,61471342) 国家重点基础研究发展计划(2014CB744605) 北京市科技计划(Z141100000214002) 中科院重点部署项目(KJZD-EW-L11)资助
【分类号】：R741;TN911.7
【正文快照】： 1引言针对大脑疾病或症状(抑郁、癫痫、疲劳等)的诊断,以及脑机接口通讯的迅速发展[1-3],脑电EEG(electroencephalo graph)采集芯片的研发具有非常重要的意义。目前国内脑电EEG检测芯片的研究处于发展阶段。由于需要检测的脑电EEG信号属于低频微弱小信号(100 Hz,5~100μV),传，

本文编号：793714