用于植入式生物醫(yī)療系統(tǒng)的高性能儀表放大器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著生物技術(shù)、神經(jīng)醫(yī)學(xué)和微電子技術(shù)的發(fā)展，神經(jīng)信號記錄、頭皮下腦電圖采集等植入式生物醫(yī)療技術(shù)在神經(jīng)性疾病和癱瘓病人的診斷治療中發(fā)揮了越來越重要的作用。對構(gòu)成植入式生物醫(yī)療系統(tǒng)的核心器件——片上集成系統(tǒng)(SOC)以及其用于采集放大微弱生物信號的關(guān)鍵模塊——高性能儀表放大器的研究也受到了高度關(guān)注。
　　 論文針對該類高性能儀表放大器的需求，重點(diǎn)開展了三個(gè)方面的研究工作:放大器的低噪聲、低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)研究，放大器的高輸入阻抗設(shè)計(jì)技術(shù)研

2、究和植入式電極直流失調(diào)抑制技術(shù)。
　　 在分析已有斬波型低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，論文提出了一種新型的高頻紋波抑制策略，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的放大器;基于對電容耦合技術(shù)、正反饋輸入阻抗提高技術(shù)的研究，論文提出一種同時(shí)采用斬波、自調(diào)零技術(shù)的低功耗高輸入阻抗電容耦合放大器的設(shè)計(jì)方案并予以實(shí)現(xiàn)。上述芯片都在SMIC0.18μm CMOS工藝下通過了仿真驗(yàn)證。在前述工作基礎(chǔ)上，又重點(diǎn)研究了電極失調(diào)電壓抑制技術(shù)，并提出一種新穎的開關(guān)電容共模反饋

3、技術(shù)，提高放大器性能，降低功耗，論文最后還論述了一種新型的寄生電容負(fù)效應(yīng)。
　　 所設(shè)計(jì)的的驗(yàn)證芯片采用SMIC0.18μm CMOS工藝設(shè)計(jì)完成。在供電電壓為1V，供電電流3.7μA的情況下，噪聲功率譜密度僅為42nV/√Hz。放大器的輸入阻抗在50MΩ以上，閉環(huán)增益為40dB，帶寬可以設(shè)置為0.06Hz-lkHz或者0.06Hz-10kHz，以適應(yīng)EEG或者神經(jīng)信號記錄的應(yīng)用場合。THD在1％以下時(shí)的最大輸入電壓為16mVp