针对人体内神经电信号非常微弱、噪声大、环境干扰大等特点,研究与设计了一款应用于神经信号采集的高电源抑制比(PSRR)和共模抑制比(CMRR)的低噪声植入式模拟前端.该模拟前端采用全差分结构来实现模拟前端中的前置放大器、开关电容滤波...针对人体内神经电信号非常微弱、噪声大、环境干扰大等特点,研究与设计了一款应用于神经信号采集的高电源抑制比(PSRR)和共模抑制比(CMRR)的低噪声植入式模拟前端.该模拟前端采用全差分结构来实现模拟前端中的前置放大器、开关电容滤波器及可变增益放大器,使得电路具有较好的电源抑制比和共模抑制比;采用斩波调制技术来抑制电路的低频噪声,并通过带电流数模转换器(DAC)的纹波抑制环路来抑制前置放大器的输出纹波,从而使该模拟前端在具有高PSRR和CMRR的同时能保持低噪声性能.文中采用0.18μm CMOS工艺设计该模拟前端芯片,版图后仿真结果表明,该模拟前端在0.1 Hz^10 k Hz内的等效输入噪声为2.59μV,实现了46.35、52.18、60.02、65.95 d B可调增益,CMRR和PSRR分别可达146及108d B,很好地满足了植入式神经信号采集的要求.展开更多
为获得清醒动物行为的神经活动记录,以可编程片上系统(Programmable System on Chip,PSoC)为核心建立了微型、便携式记录系统,并经长期植入的电极与鼠大脑皮层连接。用PSoC芯片CY8C29466实现了信号的放大、滤波、A/D转换和串行通讯等功...为获得清醒动物行为的神经活动记录,以可编程片上系统(Programmable System on Chip,PSoC)为核心建立了微型、便携式记录系统,并经长期植入的电极与鼠大脑皮层连接。用PSoC芯片CY8C29466实现了信号的放大、滤波、A/D转换和串行通讯等功能,信号处理用LabVIEW虚拟仪器技术完成。研究结果显示该系统可以真实地记录和分析神经元细胞外放电活动,连续记录可以达7天以上。展开更多
针对神经信号测量系统的功耗和增益问题,提出一种低功耗16通道神经信号测量以及刺激系统。该系统电路的放大级由16个前置放大器、1个多路转换器以及2个宽频后置放大器组成。系统包含1个逻辑控制单元,用于从缓冲器中获取实测结果,同时也...针对神经信号测量系统的功耗和增益问题,提出一种低功耗16通道神经信号测量以及刺激系统。该系统电路的放大级由16个前置放大器、1个多路转换器以及2个宽频后置放大器组成。系统包含1个逻辑控制单元,用于从缓冲器中获取实测结果,同时也可以控制电路的偏置电流、高通转折频率、后置放大器增益以及刺激电流强度。可将所有通道配置为输出,利用双极电流脉冲刺激神经元。提出的系统电路是采用低成本0.18μm IC工艺制成。实际测试结果显示,相比其他类似结构电路,提出电路的功率消耗最低,仅为1.31 m W到1.48 m W,增益最高可达76.2 d B,数据传输速率可达3.5 Mbit/s。展开更多
在神经工程研究领域,神经信号模拟器用于验证神经解码算法和脑机接口系统的性能,设计实现一种基于FPGA和上位机的128通道神经信号模拟器。上位机负责生成神经信号和常用典型信号(如正弦波、三角波、方波)数据集,通过USB接口发送给下位...在神经工程研究领域,神经信号模拟器用于验证神经解码算法和脑机接口系统的性能,设计实现一种基于FPGA和上位机的128通道神经信号模拟器。上位机负责生成神经信号和常用典型信号(如正弦波、三角波、方波)数据集,通过USB接口发送给下位机转换成模拟信号输出。其中,USB实际通信速率需大于7.68 MB/s,使用USB控制器芯片CY7C68013A结合FPGA实现这一功能。下位机最终实现的基本参数如下:128通道、30 k SPS采样率、±10 m V幅值输出范围、12位DAC分辨率。使用业内应用最广泛的神经信号采集系统,对模拟器产生的信号进行分析,得到采集设备与模拟器的整体信噪比为75 d B。该模拟器具有可编辑性强、通道数易拓展、噪声小等优点,可应用于神经信号采集系统的性能测试、神经科学研究、脑机接口等领域。展开更多
文摘针对人体内神经电信号非常微弱、噪声大、环境干扰大等特点,研究与设计了一款应用于神经信号采集的高电源抑制比(PSRR)和共模抑制比(CMRR)的低噪声植入式模拟前端.该模拟前端采用全差分结构来实现模拟前端中的前置放大器、开关电容滤波器及可变增益放大器,使得电路具有较好的电源抑制比和共模抑制比;采用斩波调制技术来抑制电路的低频噪声,并通过带电流数模转换器(DAC)的纹波抑制环路来抑制前置放大器的输出纹波,从而使该模拟前端在具有高PSRR和CMRR的同时能保持低噪声性能.文中采用0.18μm CMOS工艺设计该模拟前端芯片,版图后仿真结果表明,该模拟前端在0.1 Hz^10 k Hz内的等效输入噪声为2.59μV,实现了46.35、52.18、60.02、65.95 d B可调增益,CMRR和PSRR分别可达146及108d B,很好地满足了植入式神经信号采集的要求.
文摘为获得清醒动物行为的神经活动记录,以可编程片上系统(Programmable System on Chip,PSoC)为核心建立了微型、便携式记录系统,并经长期植入的电极与鼠大脑皮层连接。用PSoC芯片CY8C29466实现了信号的放大、滤波、A/D转换和串行通讯等功能,信号处理用LabVIEW虚拟仪器技术完成。研究结果显示该系统可以真实地记录和分析神经元细胞外放电活动,连续记录可以达7天以上。
文摘针对神经信号测量系统的功耗和增益问题,提出一种低功耗16通道神经信号测量以及刺激系统。该系统电路的放大级由16个前置放大器、1个多路转换器以及2个宽频后置放大器组成。系统包含1个逻辑控制单元,用于从缓冲器中获取实测结果,同时也可以控制电路的偏置电流、高通转折频率、后置放大器增益以及刺激电流强度。可将所有通道配置为输出,利用双极电流脉冲刺激神经元。提出的系统电路是采用低成本0.18μm IC工艺制成。实际测试结果显示,相比其他类似结构电路,提出电路的功率消耗最低,仅为1.31 m W到1.48 m W,增益最高可达76.2 d B,数据传输速率可达3.5 Mbit/s。
文摘在神经工程研究领域,神经信号模拟器用于验证神经解码算法和脑机接口系统的性能,设计实现一种基于FPGA和上位机的128通道神经信号模拟器。上位机负责生成神经信号和常用典型信号(如正弦波、三角波、方波)数据集,通过USB接口发送给下位机转换成模拟信号输出。其中,USB实际通信速率需大于7.68 MB/s,使用USB控制器芯片CY7C68013A结合FPGA实现这一功能。下位机最终实现的基本参数如下:128通道、30 k SPS采样率、±10 m V幅值输出范围、12位DAC分辨率。使用业内应用最广泛的神经信号采集系统,对模拟器产生的信号进行分析,得到采集设备与模拟器的整体信噪比为75 d B。该模拟器具有可编辑性强、通道数易拓展、噪声小等优点,可应用于神经信号采集系统的性能测试、神经科学研究、脑机接口等领域。
