神經(jīng)信號(hào)記錄與刺激系統(tǒng)用前置微電路設(shè)計(jì).pdf

1、神經(jīng)信號(hào)的檢測(cè)是近年來(lái)生命科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。神經(jīng)微電極是一種可以與生物體的神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行交流和溝通的傳感系統(tǒng)。伴隨著集成電路和微機(jī)電技術(shù)(MEMS)的迅猛發(fā)展，神經(jīng)微電極已經(jīng)發(fā)展到多維有源(即集成部分信號(hào)處理電路)陣列水平，與之相對(duì)應(yīng)，所需檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)也面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，芯片的功耗、尺寸、噪聲和集成度等是要考慮的首要問(wèn)題。 本課題的前置微電路主要由前置緩沖放大器和地址譯碼器兩部分組成，是數(shù)?；旌霞呻娐?。它采用具有的高集

2、成度、低功耗等優(yōu)點(diǎn)的CMOS工藝實(shí)現(xiàn)。本課題的目的是設(shè)計(jì)改進(jìn)前置微電路，使之與無(wú)源電極微裝配起來(lái)構(gòu)成三維有源神經(jīng)微電極陣列，并最終應(yīng)用于臨床診斷，使治療與中樞神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān)的疾病變得更為切實(shí)可行。 本文在對(duì)神經(jīng)微電極原有前置微電路的電路結(jié)構(gòu)和工作原理深入研究基礎(chǔ)上，對(duì)原有電路進(jìn)行了HSPICE仿真和芯片測(cè)試。通過(guò)仿真和測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了原有電路設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，提出了改進(jìn)方案，完成了電路結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定。針對(duì)神經(jīng)信號(hào)提取對(duì)前置

3、放大電路的電壓、功耗等方面的要求，通過(guò)計(jì)算得到了理論上基本能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)的新的器件參數(shù)。基于Charted 0.35um工藝模型，對(duì)改進(jìn)后的電路特性進(jìn)行了詳細(xì)的HSPICE仿真，根據(jù)仿真結(jié)果完成了對(duì)改進(jìn)后電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明了改進(jìn)后電路解決了原有電路中存在的問(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)要求。最后，結(jié)合電路的特殊要求，綜合考慮版圖的匹配度、寄生效應(yīng)和可靠性等因素的前提下，完成了改進(jìn)后放大電路的版圖設(shè)計(jì)，并通過(guò)了DRC、LVS版