【摘 要】
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随着信息时代的发展,微弱神经信号的提取对疾病的分析、治疗和监测起了重要的作用。本文以可穿戴医疗监测系统为应用背景,采用28nm CMOS集成工艺,设计出一款可用于脑神经信号监测芯片的低功耗低噪声模拟前端,经过仿真验证,它能有效地采集和放大微弱的神经信号。文章首先介绍了模拟前端的相关背景知识,包括发展概况、脑神经信号特点等,并确定性能指标和系统构架;接下来对模拟前端的各个模块进行了详细介绍,其中主要
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随着信息时代的发展,微弱神经信号的提取对疾病的分析、治疗和监测起了重要的作用。本文以可穿戴医疗监测系统为应用背景,采用28nm CMOS集成工艺,设计出一款可用于脑神经信号监测芯片的低功耗低噪声模拟前端,经过仿真验证,它能有效地采集和放大微弱的神经信号。文章首先介绍了模拟前端的相关背景知识,包括发展概况、脑神经信号特点等,并确定性能指标和系统构架;接下来对模拟前端的各个模块进行了详细介绍,其中主要包括斩波放大器、可变增益放大器、高Q值开关电容带通滤波器和MUX数据选择电路;最后采用UMC 28nm CMOS工艺,完成了8通道模拟前端的电路设计和版图实现,并给出仿真验证结果。模拟前端采用1V低压电源供电,通道采样频率为6.4MHz。仿真结果表明,模拟前端的等效输入噪声为0.324μVrms（10Hz～40Hz）,单通道功耗为0.4m W,通过采样时钟控制,能在不同时刻分别采集八个通道上的信号,很好的完成了对微弱信号的采集和放大功能。模拟前端还实现了增益和带宽可调的功能,增益有62d B,56d B,50d B,44d B四个挡位,带宽取决于开关频率,可以根据神经信号的强弱和频率去灵活选择增益和开关频率,对信号进行有效的采集放大。本文采用业界最先进的28nm平面集成工艺,利用器件的低压特性,实现了8通道低功耗低噪声模拟前端的设计和版图实现,在工程上为脑神经信号监测芯片的集成化提供了实际参考。
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