神經(jīng)信號橋接電路芯片研究.pdf

1、神經(jīng)系統(tǒng)的損傷與恢復(fù)，一直以來都是神經(jīng)科學(xué)研究中的一項重要方向。目前的研究表明，中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的再生極為困難?，F(xiàn)有的生物學(xué)和醫(yī)學(xué)方法恢復(fù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的效果遠(yuǎn)達(dá)不到實際應(yīng)用的需求。另一方面信息技術(shù)的高速發(fā)展以及電子信息與生物學(xué)的交叉融合，為神經(jīng)損傷的功能恢復(fù)提供了新的研究方法。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，特征尺寸也越來越小，為體內(nèi)植入式器件的發(fā)展提供了可能，在受損神經(jīng)處植入相應(yīng)的芯片，通過這個芯片建立神經(jīng)傳輸?shù)耐ǖ溃瑢崿F(xiàn)受損神經(jīng)的

2、功能再生。
　　 論文首先對神經(jīng)信號橋接設(shè)計和相關(guān)理論進(jìn)行了研究，在課題組前期動物實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，確定電路設(shè)計的指標(biāo)。采用CSMC0.5μm CMOS工藝設(shè)計了神經(jīng)信號橋接電路芯片。該電路包含神經(jīng)信號探測電路，濾波回路，信號放大，功能電激勵電路(FES)。其中探測電路是由三個運(yùn)算放大器組成的儀表放大器。系統(tǒng)具體的實現(xiàn)為其中兩級折疊共源共柵運(yùn)放和輸入輸出均為滿擺幅的AB類運(yùn)放的設(shè)計。電路的工作頻率為400Hz～4KHz，整個系統(tǒng)

3、的功耗，在±2.5V電源電壓下為3mW左右。芯片的版圖面積為932μm×915μm。芯片的封裝形式DIP封裝，并完成了電學(xué)測試。
　　 根據(jù)已有的實驗結(jié)果，采用電壓激勵時有可能會存在激勵電壓不夠或者能量不夠的情況，所以對神經(jīng)信號橋接電路進(jìn)行了改進(jìn)，論文設(shè)計了DC-DC升壓芯片來提高功能電激勵級的驅(qū)動能力，這里采用的是峰值電流模PWM/PFM雙模式控制的同步整流結(jié)構(gòu)。論文介紹了系統(tǒng)的建模及穩(wěn)定性分析，討論了主要的模擬電路模塊，如電