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脑电信号提取专用电极芯片的设计

更新时间：2020-06-26 11:49:27 大小：558K 上传用户：xuzhen1 查看TA发布的资源 标签：脑电信号 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

摘要：根据脑电信号的特性，提出一种适用于检测脑电信号的电极芯片的系统设计方案，分析系统所涉及的主要模块的实现技术，系统采用双铝双多品（DPDM）标准的0.6Hm互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺完成系统信号处理电路的设计，同时采用单片集成微机电系统（MEMS）的工艺技术完成检测电极的制造，检测电极为4mmx4 mm，电极针头长度为30-501m.针头间距为100-2104m.系统的滤波模块主要是带通滤波电路，通带范围为0.5-50 Hz，低噪声放大电路和可调增益放大器采用基于斩波的差分差值放大器（CHS.

DDA）技术，而连续时间滤波器则采用转导电容（G-C）技术关键词：脑电信号；电极芯片：检测：差分差值放大器：G-C技术

1924年，德国精神病学家Hans教授首次发现并记录到人脑有规则的电活动"，脑电（Electroen-

cephalogram，EEG）的研究就一直得到生物医学和临床应用方面的高度重视随着计算机科学的发展使从脑电信号中提取与心理任务相关的模式成为可能，脑机交互研究也就成为新的热点2.由于研究脑电的需要，能提取出脑电信号的电路系统的研制具有很重要的意义，在该领域内，国内外学者也进行了相当多的研究[31，但类似将前端检测电极与后端处理电路集成的电极芯片的研究还非常少0，在构建一个完整电极芯片设计中，需要考虑设计成本和性能，因此无法集成大规模的处理电路，而近几年的半导体设计及制造工艺，使得电极芯片的设计成为可能.本文提出方案正是在检测电极上直接集成信号的放大和滤波电路，使得前端的脑电、心电、肌电，肺血阻抗等生物医学信号有较高的信噪比.

1.1系统功能

由于脑电信号幅值大小为1-100 uV，主频带范围为0.5~ 50 Hz，脑电检测电极会与人脑头皮层产生电化学效应，同时伴随着接触电阻和测量环境中50 Hz工频共模干扰信号的影响，因此在本方案中，应用于脑电信号提取的电极芯片主要是在硅检测电极上集成互补金属氧化物半导体（CM0S）工艺

（考虑到CMOS工艺具有低功耗和集成度高等特性）的信号处理电路，包括检测电极、放大电路、滤波电路等模块，该电极芯片满足构建一个完整的脑电信号检测系统的前端信号提取的要求，实现将人脑头皮层上的脑电信号经过放大、滤波，输出低噪声的脑电信号方便后级脑电分析系统的处理.