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본 논문에서는 체내 이식용 신경 신호 기록 장치를 위한 저전압 저전력 아날로그 front-end 집적회로를 설계하였다. 제안된 집적 회로는 1 Hz에서 5 kHz 주파수 대역에 존재하는 신경 신호를 처리하기 위해 저잡음 neural 증폭기와 대역폭 조절이 가능한 능동 bandpass 필터로 구성되어 있다. Neural 증폭기는 우수한 잡음 특성을 위해 source-degenerated folded-cascode 연산증폭기를 기반으로 하여 설계하였고, 능동 필터의 경우 저전력의 current-mirror 연산증폭기를 이용하여 설계하였다. 능동필터의 high-pass cutoff 주파수는 1 Hz에서 300 Hz까지 제어가 가능하며, low-pass cutoff 주파수는 300 Hz에서 8 kHz까지 제어가 가능하다. 전체 아날로그 front-end 회로는 53.1 dB의 전압 이득 성능과 1 Hz에서 10 kHz 대역에 대해서 4.68 μVrms의 입력 잡음 성능과 3.67의 noise efficiency factor 성능을 보인다. 0.18-μm CMOS 공정을 이용하여 설계를 하였고 1-V 전원에서 3.2 μW의 전력 소모 성능을 갖는다. 칩 레이아웃 면적은 0.19 mm² 이다.

A low-voltage, low-power analog front-end IC for neural recording implant devices is presented. The proposed IC consists of a low-noise neural amplifier and a programmable active bandpass filter to process neural signals residing in the band of 1 Hz to 5 kHz. The neural amplifier is based on a source-degenerated folded-cascode operational transconductance amplifier (OTA) for good noise performance while the following bandpass filter utilizes a low-power current-mirror based OTA with programmable high-pass cutoff frequencies from 1 Hz to 300 Hz and low-pass cutoff frequencies from 300 Hz to 8 kHz. The total recording analog front-end provides 53.1 dB of voltage gain, 4.68 μVrms of integrated input referred noise within 1 Hz to 10 kHz, and noise efficiency factor of 3.67. The IC is designed using 0.18-μm CMOS process and consumes a total of 3.2 μW at 1-V supply voltage. The layout area of the IC is 0.19 mm².
#analog front-end #neural amplifier #tunable bandpass filter #implant medical device

목차

요약
Abstract
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 본론
Ⅲ. 시뮬레이션 결과
Ⅳ. 결론
REFERENCES

참고문헌 (7)

참고문헌 신청
[학술지(정기간행물)] - X. Zou / 2013 / A 100-channel 1-mW implantable neural recording IC / IEEE Trans. Circuits and Systems I 60 (10) : 2584 ~ 2596 google schola [학술대회논문] - S. -I. Na / 2010 / A low noise amplifier for neural recording system / IEIE Fall Conference Proceedings : 644 ~ 647 google schola [학술지(정기간행물)] - P. Kmon / 2013 / Energy efficient lownoise multichannel neural amplifier in submicron CMOS process / IEEE Trans. Circuits and Systems I 60 (7) : 1764 ~ 1775 google schola [학술지(정기간행물)] - S. Brenna / 2016 / A 64-channel 965-μW neural recording SoC with UWB wireless transmission in 130-nm CMOS / IEEE Trans. Circuits and Systems II 63 (6) : 528 ~ 532 google schola [학술지(정기간행물)] - W. Wattanapanitch / 2007 / An energy-efficient micropower neural recording amplifier / IEEE Trans. Biomed. Circuits and Systems 1 (2) : 136 ~ 147 google schola

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