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低功耗高集成度CMOS神经信号放大器
  • ISSN号:1002-0470
  • 期刊名称:高技术通讯
  • 时间:2014
  • 页码:104-110
  • 分类:TN722[电子电信—电路与系统]
  • 作者机构:[1]中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点联合实验室,北京 100083
  • 相关基金:973计划(201lCB933203),863计划(2012AA030308)和国家自然科学基金(61076023,61178051)资助项目.
  • 相关项目:植入式无线光接口海量神经信号传输芯片与系统研究
中文摘要:

针对传统电容耦合-电容反馈型神经信号放大电路芯片面积过大、输入电阻低的缺陷,设计并实现了一款16通道带通胞外神经信号放大器.它通过采用新型的交流耦合T型电容网络反馈式拓扑结构,在保证低噪声和高输入阻抗的前提下减少了芯片的面积.芯片每个通道的中频增益为40.6dB,直流增益为0 dB.其-3dB高频截止频率为5kHz,而其低频截止频率可以通过调节晶体管的栅电压而进行优化.在供电电压为±1.65V的情况下,芯片在记录多通道局部场电位(LFPs)时,从1Hz到10kHz频率积分得到的输入参考噪声为4.99 μVrms,其每通道功耗为19.8μW.芯片总面积为2062.5 μm×525.7μm,平均每通道0.02 mm2,由0.35-μm CMOS N-well 2P4M工艺实现.相比于传统结构的CMOS神经信号放大器,该设计在集成度及功耗上占优势.

英文摘要:

Aiming at traditional integrated neur-signal amplifiers with capacitive-couple and capacitive-feedback topology may result in overlarge chip area and relative low input impedance,a bandpass 16-channel CMOS amplifier for ex- tracellular neural recording was designed and implemented. The amplifier adopts a novel AC-coupled and T-type ca- pacitive-feedback network topology to reduce its chip area while guaranteeing its low noise and high input imped- ance. Each channel of the amplifier has a mid-band gain of 40.6 dB and a DC gain of 0dB. The-3 dB upper cut-off frequency of the amplifier is 5 kHz. The lower cut-off frequency can be adjusted for amplifying the field or action po- tentials located in different bands. Under the supply of ± 1.65V ,it has an input-referred noise of 4.99 μVrms inte- grated from 1 Hz to 10 kHz for recording the local field potentials(LFPs) and the mixed neural spikes with a power dissipation of 19.8 μW per channel. The 2062.5μm × 525.7 μm prototype chip ( about 0.02 mm2 per channel) was designed and fabricated in the 0.35-μm N-well CMOS 2P4M process, which increases the area-efficient and decrea- ses the power.

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期刊信息
  • 《高技术通讯》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国科学科技部
  • 主办单位:中国科学技术信息研究所
  • 主编:赵志耘
  • 地址:北京市三里河路54号
  • 邮编:100045
  • 邮箱:hitech@istic.ac.cn
  • 电话:010-68514060 68598272
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-0470
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2770/N
  • 邮发代号:82-516
  • 获奖情况:
  • 《中国科学引文数据》刊源,《中国科技论文统计与分析》刊源
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘
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