EEG信号采集前端调理电路的设计

论文摘要

脑电信号(EEG)蕴含丰富的生理信息,是人体重要的生物电势信号。近年来,随着集成电路技术与生物医疗设备飞速发展,可处理微弱生物电信号的模拟前端设计成为芯片领域的研究热点,研究采集EEG信号的前端调理电路具有重要的意义。本文采用0.18μm CMOS工艺,设计了一种EEG信号采集前端调理电路,电路具有高共模抑制和低功耗。该电路包括电压调整电路、带隙基准电路、电流式仪表运放、增益级运放、滤波器等模块。电路的整体仿真表明:电压调整电路输出稳定的1.8V电压,作为后续子模块的工作电压,前置仪表运放的共模抑制比为113.2dB、增益为20dB、增益带宽为14.3MHz,高通滤波器截止频率为0.505Hz、低通滤波器截止频率为102.6Hz、增益级运放增益为54dB。整体电路总谐波失真为0.15%,等效输入噪声为133.2nV/sqrt(Hz)@107Hz,消耗电流为241μA。电路完成了对信号的有效放大,满足了EEG信号前端调理电路的设计要求,电路的整体功耗为0.434mW,版图面积为0.304mm~2,并通过了DRC和LVS验证。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题研究的目的和意义
•   1.2 国内外研究现状及发展趋势
•     1.2.1 国外发展现状
•     1.2.2 国内发展现状
•   1.3 论文内容及结构
• 第2章 EEG信号采集前端调理电路的工作原理
•   2.1 EEG信号采集前端调理电路的基本结构
•   2.2 带隙基准电路工作原理
•   2.3 仪表放大器的基本原理
•     2.3.1 三运放仪表放大器
•     2.3.2 双运放仪表放大器
•     2.3.3 电流式仪表放大器
•   2.4 滤波器
•   2.5 增益级放大器
•   2.6 本章小结
• 第3章 EEG信号采集前端调理电路的设计及仿真
•   3.1 电压调整模块的设计及仿真
•     3.1.1 带隙基准电路的设计
•     3.1.2 带隙基准核心电路的仿真
•     3.1.3 电压调整电路的设计及仿真
•   3.2 电流传输器的设计与仿真
•     3.2.1 电流镜的设计
•     3.2.2 电压缓冲器的设计及仿真
•   3.3 电流传输器总体电路和仿真
•   3.4 跨阻放大器的设计和仿真
•     3.4.1 输入级电路的设计
•     3.4.2 最大电流选择电路
•     3.4.3 中间级电路的设计
•     3.4.4 输出级电路的设计
•     3.4.5 跨阻用运放总电路和仿真
•     3.4.6 跨阻放大器的整体仿真
•   3.5 滤波器的设计及仿真
•     3.5.1 低通滤波器的设计及仿真
•     3.5.2 高通滤波器的设计及仿真
•   3.6 本章小结
• 第4章 总体电路的设计和仿真
•   4.1 仪表放大器总体仿真
•   4.2 增益放大器仿真
•   4.3 EEG信号采集前端调理电路的仿真
•   4.4 本章小结
• 第5章 版图设计
•   5.1 版图设计流程
•   5.2 版图设计要素
•     5.2.1 工艺失配机理
•     5.2.2 寄生效应
•     5.2.3 匹配原则
•   5.3 各模块的版图设计及整体版图
•   5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 毕克娜

导师: 曲伟

关键词: 脑电信号,调理电路,仪表运放

来源: 黑龙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技,信息科技

专业: 生物学,生物医学工程,无线电电子学

单位: 黑龙江大学

分类号: R318;TN432

DOI: 10.27123/d.cnki.ghlju.2019.000932

总页数: 85

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