高精度微弱脑电检测数模混合控制芯片系统

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 kHz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 dB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。

关键词：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

所属期刊栏目：17

分类号：TP216+.1;TH776(自动化技术及设备)

资助基金：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

在线出版日期：2016-07-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1025-1033