设计CMOS模拟前端本地场潜在切割器放大器与激励人工物耐受性为实时闭环深度大脑刺激SoC应用程序的设计

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 集成电路设计 集成电路设计
• 神经科学仪器仪器仪器仪表

背景情况:

• 深度大脑刺激 (DBS) 系统需要精确的局部场势 (LFP) 监测.
• 刺激器件显著破坏LFP信号,阻碍实时分析.
• 现有的模拟前端 (AFE) 设计在移除工件和保持信号完整性方面遇到了困难.

研究的目的:

• 开发一个具有增强刺激器件耐受性的CMOS AFE LFP切割器放大器.
• 为了提高信号线性,并减少噪声在同时刺激和录制.
• 为了实现实时闭环DBS系统应用程序.

主要方法:

• 在0.18-μm CMOS技术中实现了直升机放大器架构.
• 使用模拟模板去除方法来抑制常态元件电压 (CMAV) 和差态元件电压 (DMAV).
• 包含一个改进的右脚驱动 (RLD) 电路,用于常态降噪.
• 采用了改进的辅助路径来提高输入阻抗和管理器件电压.

主要成果:

• 通过改进的辅助路径实现了高输入阻抗 (>133 MΩ的信号带宽,8.2 GΩ的直流).
• 通过改进的RLD电路,证明了131144dB的出色的常态排斥比 (CMRR).
• 在受刺激的情况下,在放大器输出处测量了1.28%的低总波扭曲 (THD).
• 验证的工件耐受性与体外亚格试验,显示1.69%的THD在恒定电流刺激下.

结论:

• 拟议的CMOS AFE LFP切割器放大器有效地减轻了刺激工件.
• 模拟模板去除方法和改进的电路设计确保信号线性和噪声抑制.
• 放大器非常适合实时闭环DBS系统上芯片 (SoC) 集成.