一个运动耐受的生物潜能记录IC与数字辅助循环

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
• 信号处理 信号处理

背景情况:

• 运动工件是多通道生物潜能记录的一个重大挑战,往往导致信号损失和数据质量降低.
• 现有的系统难以准确地跟踪和补偿跨不同带宽的大幅度运动工件.
• 电极直流偏移和1/f噪声进一步降低了记录的生物电位信号的质量.

研究的目的:

• 提出和描述一种新型的耐运动工件多通道生物潜能记录集成电路 (IC).
• 为了证明数字辅助循环 (DAL) 在跟踪和缓解运动文物中的有效性.
• 为了实现低噪声水平和高信号对噪声和扭曲比 (SNDR) 以可靠的生物潜能信号采集.

主要方法:

• 实现一种基于计数器的新型数字辅助循环 (DAL) 用于运动文物跟踪.
• 四个模拟前端 (AFE) 频道的集成,共享可编程增益放大器 (PGA) 和模拟到数字转换器 (ADC) 通过时间复杂化.
• 包括一个采用模拟直流伺服循环 (DSL) 的机,用于电极直流偏移 (EDO) 取消和1/f降噪.

主要成果:

• DAL有效地跟踪运动工件高达120mV,带宽为10Hz,高达240mV,带宽为5Hz,无信号损失.
• 制造的IC实现了0.71μV的低输入引用噪声 (IRN) 在0.5500Hz带宽和63.34dB的SNDR.
• 在0.18μm CMOS过程中,IC显示了高效的功耗 (5.74μW) 和紧的面积 (0.40 mm2/通道).

结论:

• 拟议的IC在存在显著的运动工件时提供了强大的性能,使其适合各种生物潜能记录应用.
• DAL,共享PGA/ADC和DSL的组合有效地解决了生物潜能信号采集的关键挑战,包括运动工件,DC偏移和噪声.
• 这种耐人工物,低噪音的IC代表着可穿戴和可植入生物潜能监测系统的重大进步.