高精度微弱脑电检测数模混合控制芯片系统

作     者：孙建辉 刘军涛 徐声伟 盖淑萍 蔡新霞 Sun Jianhui;Liu Juntao;Xu Shengwei;Gai Shuping;Cai Xinxia

作者机构：中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室(北方基地)北京100191 中国科学院大学北京100049 

基　　金：国家自然科学基金(61527815 31500800 61501426 61471342) 国家重点基础研究发展计划(2014CB744605) 北京市科技计划(Z141100000214002) 中科院重点部署项目(KJZD-EW-L11)资助 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2016年第37卷第5期

页      码：1025-1033页

摘      要：针对脑电检测的研究需要,研发了微弱EEG脑电信号采集专用芯片系统。该芯片使用斩波稳定去噪声技术,首先利用2 k Hz的斩波频率对100 Hz以下的EEG信号进行频域隔离,然后利用RRL纹波抑制环路反馈进行调制后位于chopper频率处的主要由失调与低频1/f闪烁噪声引起的纹波电压的抑制;单级斩波放大使用电流复用、亚阈值跨导增强技术对来自EEG传感器的低频（〈100 Hz）小信号（5~100μV）进行40 d B增益的稳定中频放大;级联S/H电路进行去累积毛刺滤波,配合前面斩波技术,达到整体低噪声性能;VGA/LPF通过改变输入、反馈/负载电容,分别进行增益/带宽的数字调整。EEG-DSP加速芯片实现对多通道采集的控制以及信号处理编码。设计使用SMICRF 180 nm混合工艺,使用Cadence的Spectre软件进行功能前/后仿真,使用Caliber工具进行DRC/LVS的版图验收。最后,对设计芯片进行实际测试,结果表明放大芯片关键性能为：8.1μW/通道、面积6.3 mm2/8通道、0.8μVrms（BW=100 Hz）等效输入噪声;该款自主研发的脑电斩波放大芯片性能达到国内外前列的水平,可进行正确的脑电EEG采集,可应用于可穿戴领域、对后续脑电数据分析具有重要的使用价值。

主 题 词：EEG 微弱小信号检测 斩波调制/解调去噪 纹波抑制环路 EEG-DSP控制 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 1004[医学-公共卫生预防医学类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 080402[080402] 10[医学] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.0254-3087.2016.05.009

馆 藏 号：203119763...