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JSSC 2019第8期RF & Wireless0.18μm

A Wireless Multi-Channel Peripheral Nerve Signal Acquisition System-on-Chip

一款高度集成的十通道无线神经信号采集SoC,适用于慢性植入式神经假体设备。
0.18μm CMOS, 1.9μV rms输入噪声, 4.0 NEF, 10-bit分辨率, 17.5 ksps, 4.4 mW总功耗
神经信号采集SoC植入式设备无线供电近红外LED
创新点1:十通道神经信号采集SoC(系统创新) - 该SoC集成了十个独立的神经信号采集通道,实现了多通道同步采集,显著提高了信号采集效率,适用于复杂的周围神经信号监测,每个通道的输入参考噪声低至1.9 μV rms,噪声效率因子(NEF)为4.0。
创新点2:仅需四个片外电容(电路创新) - 通过高度集成的设计,该SoC仅需四个片外电容即可实现完整功能,大幅减少了植入设备的体积和复杂度,使其更适合长期植入应用,整体封装体积仅为3.4 cm³。
创新点3:近红外LED传输数字神经信号(方法创新) - 采用近红外LED(NIR-LED)作为无线传输介质,实现了高速(3 Mb/s)且低功耗(总功耗4.4 mW)的数字神经信号传输,避免了传统射频传输的电磁干扰问题。
创新点4:电极阻抗测量电路(电路创新) - 集成了高精度电极阻抗测量电路,其幅度误差小于10%,相位误差小于8°,能够实时监测电极-组织界面的阻抗变化,确保信号采集的稳定性和可靠性。
Abstract
The adoption of chronic implantable peripheral nerve-based prosthetic devices is currently hampered by the lack of a highly integrated neural signal acquisition system- on-chip (SoC). We report a ten-channel peripheral nervous system (PNS) electroneurogram (ENG) signal acquisition SoC within an implantable package. Requiring only four off-chip capacitors, this SoC can be co-encapsulated with flexible nerve electrodes and a resonant coil antenna to form a 3.4 cm 3 and 3.9 g implantable device for