JSSC 2014第4期Memory0.35 µmDRAM

A Neurochemical Pattern Generator SoC With Switched-Electrode Management for Single-Chip Electrical Stimulation and 9.3 µW, 78 pArms, 400 V/s FSCV Sensing Bardia Bozorgzadeh, Student Member , IEEE, Daniel P . Covey, Christopher D. Howard, Paul A. Garris

一款用于体内神经化学模式生成的SoC，集成电刺激与快速扫描循环伏安法传感技术。

输入噪声电流78 pA rms (dc – 5 kHz), 输入电流范围±950 nA, 功耗9.3 µW

神经化学模式生成快速扫描循环伏安法电刺激SoCΔΣ调制器

▸创新点1：系统级创新 - 首次在单芯片上集成电刺激与400 V/s快速扫描循环伏安法(FSCV)传感功能，实现神经化学模式生成与实时评估的高保真闭环系统，支持体内神经化学动态研究。

▸创新点2：电路创新 - 提出新型开关电极管理方案，通过硬件切换机制彻底消除电刺激对电化学传感的干扰（刺激伪影），解决了传统方案中信号饱和难题，提升传感信噪比。

▸创新点3：低功耗设计创新 - 利用FSCV间歇采样特性，采用占空比工作的3阶连续时间ΔΣ调制器(CT-ΔΣM)，将传感功耗从2.5V供电下的74.4µW降至9.3µW（降低87.5%），噪声电流仅78pA_rms（0-5kHz带宽）。

▸创新点4：生物接口创新 - 建立多巴胺轴突电刺激与纹状体多巴胺动态的传递函数模型，实验验证预测与实测时间曲线相关性达0.95，为神经调控提供量化设计依据。

Abstract

ms, 400 V/s FSCV Sensing Bardia Bozorgzadeh, Student Member , IEEE, Daniel P . Covey, Christopher D. Howard, Paul A. Garris, and Pedram Mohseni, Senior Member , IEEE Abstract—This paper describes a system-on-chip (SoC) fabri- cated in AMS 0.35 µm 2P/4M CMOS for high- ﬁdelity neurochem- ical pattern generation in vivo . The SoC uniquely integrates elec- trical stimulation with embedde d timing management for genera- tion of neurochemical patterns and 400 V/s fast-scan cyclic voltam- metry (FSCV)