【摘 要】
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中枢神经系统性损伤及损伤后康复是当今生命科学界亟待解决的难题。随着医疗水平的发展和医疗手段的进步，中枢神经疾病患者的存活率明显提升，生存时间大大延长，但是患者的神经功能重建仍然任重而道远。随着微电子学和材料学的发展，越来越多的科学家试图利用植入式微电子芯片来治疗神经系统性疾病。2004年，本课题组王志功和吕晓迎教授联合南通大学的顾晓松教授首次在国际上提出“微电子神经桥”（ Micro-Electr
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中枢神经系统性损伤及损伤后康复是当今生命科学界亟待解决的难题。随着医疗水平的发展和医疗手段的进步，中枢神经疾病患者的存活率明显提升，生存时间大大延长，但是患者的神经功能重建仍然任重而道远。随着微电子学和材料学的发展，越来越多的科学家试图利用植入式微电子芯片来治疗神经系统性疾病。2004年，本课题组王志功和吕晓迎教授联合南通大学的顾晓松教授首次在国际上提出“微电子神经桥”（ Micro-Electronic Neural Bridge, MENB）。本论文在他们的研究基础之上，试图设计一种植入式神经信号探测芯片的前置放大电路，为神经功能的恢复与重建提供一种新的解决方法。
本文阐述了神经信号的电学特性，在此基础上给出了植入式神经信号探测芯片前置放大电路的四种设计，分别是经典三运放仪表放大器设计、基于三运放仪表放大器的改进设计、基于增益自举反相器的前置放大电路设计和基于电流复用反相器的前置放大电路设计。这四种设计都采用了0.18μm CMOS工艺，电源电压为±0.9V。根据前置放大电路中单元电路和系统电路的仿真结果，本文比较分析了上述四种设计的优缺点。
首先，在课题组前期同学的研究基础之上调整了经典三运放仪表放大器中器件的参数，改进了仪表放大器整体的性能。其次，又在仪表放大器的基础之上创新性地提出电阻反馈和电容反馈相结合的反馈方式，使得前置放大电路的增益、共模抑制比等得到提升。此外，首次提出了基于增益自举反相器的前置放大器和基于电流复用反相器的前置放大器，使系统获得了更好的性能，更能满足植入式的需求。其中，基于电流复用反相器的前置放大电路的功耗为15.48μW，中频增益为44.94dB，共模抑制比和正负电源抑制比均大于70 dB，较课题组前期同学的研究有明显提高。
本论文中提出的四种前置放大电路的设计各有优势，均能实现神经信号放大的功能，使得植入式神经信号探测芯片前置放大电路的研究取得了一定进展。希望本论文能抛砖引玉，让后来者能够在植入式“微电子神经桥”上有进一步的突破。
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