視神經(jīng)微電流刺激器模擬電路的優(yōu)化與物理實現(xiàn).pdf

1、人自出生以來,即靠視覺來獲取知識。視覺障礙對生活工作均帶來了很大的影響。隨著微電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科在內(nèi)的重大發(fā)展,在一定程度上受到了人工耳蝸的啟發(fā),國內(nèi)外科學(xué)家開始研究視覺假體。
　　本論文通過查閱國內(nèi)外文獻,介紹了視覺假體的研究意義、背景和分類。根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)方式的不同,視神經(jīng)假體的體內(nèi)刺激器芯片由數(shù)字和模擬兩種方式實現(xiàn),主要研究了模擬實現(xiàn)的微電流刺激器整體芯片,以及數(shù)字實現(xiàn)流程中降低解調(diào)電路設(shè)計難度的預(yù)處理電路。微電流刺

2、激器包括帶隙基準電路、ASK解調(diào)電路、電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器等,電路基于Global Foundry0.3 Sum工藝,使用Cadence Spectre進行了仿真。結(jié)果表明微電流刺激器接等效電極阻抗模型能夠正常工作,產(chǎn)生符合視神經(jīng)刺激參數(shù)要求的正負雙向平衡且可控的微電流脈沖刺激,電流范圍-1022uA~1022uA。預(yù)處理電路中包括混頻電路、全差分運放和低通濾波電路,各電路模塊通過仿真優(yōu)化,結(jié)果表明混頻器結(jié)構(gòu)具有比較好的帶寬和噪聲性能,全差

3、分運放的增益帶寬和擺率等參數(shù)都有明顯提高,有源低通濾波電路滿足截止頻率1MHz的指標要求,電路能夠正確有效的對體內(nèi)接收的射頻信號進行預(yù)處理。在3.3V電源電壓下,微電流刺激器的靜態(tài)功耗為lOmW左右,預(yù)處理電路靜態(tài)功耗約為3mW。通過Virtuoso軟件設(shè)計版圖,模擬電路面積約0.25mmz,其中微電流刺激器的面積為320um×480um,預(yù)處理電路的面積為270umx340um。相比之前方案在功耗和面積方面有明顯優(yōu)化。本文設(shè)計的微電流