一个1.5mm2的4通道EEG/BIOZ采集ASIC与15.2位3步ADC基于信号依赖的低功率策略

科学领域:

• 集成电路设计 集成电路设计
• 生物医学工程 生物医学工程
• 信号采集系统 信号采集系统

背景情况:

• 穿戴式健康监测需要有效地获取EEG和BIOZ等生理信号.
• 现有的集成电路在平衡尺寸,功耗和性能方面经常面临挑战.
• 微型化和低功耗对于植入式和可穿戴生物医学设备至关重要.

研究的目的:

• 开发一个多通道的EEG/BIOZ采集应用特定集成电路 (ASIC).
• 为了实现尺寸和功率最小化,同时保持高信号保真度.
• 通过一种新的低功耗战略来证明提高功率效率.

主要方法:

• 设计了一个使用180nm CMOS 技术的 4 频道 EEG 和 1 频道 BIOZ 获取 ASIC.
• 实现了三步模拟到数字转换器 (ADC),采用信号依赖的低功耗策略.
• 内置的开关电阻低通波器 (SR-LPF) 和用于BIOZ测量的伪正弦电流发生器.

主要成果:

• 该ADC实现15.2位分辨率在1600S/s与0.093mm2的小面积.
• 使用新策略,ADC的功率消耗减少了18% (从32.2μW降至26.4μW).
• 脑电图通道的噪声低 (NEF为7.56,27.8nV/√Hz),BIOZ的灵敏度达到2.4mΩ/√Hz.
• 整体的ASIC活动区域是一个紧的1.5毫米2.

结论:

• 开发的多通道EEG/BIOZ ASIC提供了一个高度集成的,节能的,紧的解决方案.
• 信号依赖的低功率策略有效地提高了ADC的效率,而不会影响性能.
• 这种ASIC非常适合用于先进的可穿戴和可植入的生物医学监测应用.