【摘 要】
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本文设计了一款用于提取头皮脑电信号的低噪声、低纹波模拟前端电路。该电路主要由前置放大器、可编程增益放大器和低通滤波器构成。考虑到脑电信号幅值小、频率低以及易受各种类型噪声干扰的特点,前置放大器采用了全差分电容耦合的电路结构,并引入了斩波调制技术来提高电路的共模抑制比和降低低频噪声。在斩波调制器之后增加了阻容耦合电路用来抑制在斩波频率处产生的纹波和由斩波开关的非理想效应引起的电压失调。可增益编程放大
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本文设计了一款用于提取头皮脑电信号的低噪声、低纹波模拟前端电路。该电路主要由前置放大器、可编程增益放大器和低通滤波器构成。考虑到脑电信号幅值小、频率低以及易受各种类型噪声干扰的特点,前置放大器采用了全差分电容耦合的电路结构,并引入了斩波调制技术来提高电路的共模抑制比和降低低频噪声。在斩波调制器之后增加了阻容耦合电路用来抑制在斩波频率处产生的纹波和由斩波开关的非理想效应引起的电压失调。可增益编程放大器采用了可调电容阵列构成的电容反馈结构,实现了增益的非比例可调。低通滤波器采用了电流舵模块,实现了利用较小的电容和电阻来达到较低的截止频率。采用SMIC 0.18μm CMOS工艺对所设计的模拟前端电路进行了电路仿真、版图绘制、寄生参数提取及后仿真。电路后仿真结果表明:在5V电源电压和消耗电流9μA时,所设计的前置放大器的闭环增益为40 d B,共模抑制比(CMRR)可达132d B,电源抑制比(PSRR)为90 d B,输入等效噪声为772n V/sqrt(Hz)@100Hz;可编程增益放大器的增益分别为5d B、10d B、20d B和25d B可调;低通滤波器的截止频率为1k Hz;纹波抑制电路对在斩波频率处的纹波具有400倍的抑制效果。该模拟前端电路的总增益为40d B～65d B,通频带为1Hz～1k Hz。版图面积为395μm*120μm。电路各方面性能均满足设计指标。
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