[發(fā)明專利]高精度微弱腦電檢測(cè)數(shù)模混合控制芯片系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711348213.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN108092636A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余炳麟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山市晴天視覺數(shù)字科技有限公司
• 主分類號(hào): H03F3/45
• 分類號(hào): H03F3/45;H03F1/34;G05B19/042
• 代理公司: 佛山幫專知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44387
• 代理人: 顏春艷

本發(fā)明提出了一種高精度微弱腦電檢測(cè)數(shù)模混合控制芯片系統(tǒng)，其特征在于，其主要由放大濾波電路、SAR?ADC、數(shù)字控制、射頻電路、外圍電路組成；其可以對(duì)輸入信號(hào)的帶寬進(jìn)行范圍限定，避免使用片外濾波元件，同時(shí)，所述濾波電路一方面進(jìn)行斬波放大的帶寬限制調(diào)整與去噪聲濾波功能，另一方面為后面SAR?ADC電路提供頻率預(yù)先抗混疊功能。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)腦電EEG信號(hào)的正確采集，證明設(shè)計(jì)的高度集成的專用高精度放大芯片與EEG?DSP芯片控制系統(tǒng)達(dá)到國內(nèi)外先進(jìn)水平，對(duì)于微弱EEG信號(hào)提取以及腦電可穿戴設(shè)備具有重要應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高精度微弱腦電檢測(cè)數(shù)模混合控制芯片系統(tǒng)。

背景技術(shù)

針對(duì)大腦疾病或癥狀(抑郁、癲癇、疲勞等)的診斷，以及腦機(jī)接口通訊的迅速發(fā)展，腦電EEG(electro encephalo graph)采集芯片的研發(fā)具有非常重要的意義。目前國內(nèi)腦電EEG檢測(cè)芯片的研究處于發(fā)展階段。由于需要檢測(cè)的腦電EEG信號(hào)屬于低頻微弱小信號(hào)(<100Hz，5～100μV)，傳感器獲取的信號(hào)容易被各種噪聲干擾：Ag/Ag Cl電極通過導(dǎo)電膏與腦皮膚接觸引起的電極失調(diào)電壓，外界環(huán)境噪聲(電磁干擾噪聲等)以及電路本身固有噪聲(低頻1/f閃爍、輸入直流失調(diào)、時(shí)鐘skew、固有熱噪聲、其余失配)等。目前主流的腦電檢測(cè)設(shè)備都過于龐大，不方便攜帶，比如：Neuro Scan公司的腦電采集硬件與數(shù)據(jù)分析軟件；在腦電檢測(cè)芯片方面，美國的Neuro Sky公司在神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)壟斷了國際市場(chǎng)；TI公司的ADS1299芯片，其存在放大倍數(shù)太小(最大24倍)、功耗大(片內(nèi)集成8通道Δ-ΣADC)等問題。

隨著數(shù)字移動(dòng)醫(yī)療的發(fā)展，未來的發(fā)展趨勢(shì)是需要一種便攜式、普適化的腦電檢測(cè)設(shè)備，但是目前現(xiàn)狀是已有的設(shè)備或芯片不能夠滿足集成化、便攜化、微型化需求；同時(shí)，考慮該芯片采集系統(tǒng)將要被應(yīng)用在便攜穿戴領(lǐng)域，因而，需要芯片能耗需要盡可能的低，以提高設(shè)備或芯片的續(xù)航時(shí)間。

針對(duì)這些問題，本文利用斬波穩(wěn)定(chopperstabilization)去噪聲放大技術(shù)設(shè)計(jì)了微弱腦電EEG小信號(hào)高精度放大濾波系統(tǒng)，消除了電路低頻1/f閃爍噪聲、輸入失配引起的失調(diào)、開關(guān)引入的毛刺/棘波(Glitch/Spike)、內(nèi)部開關(guān)失配等。斬波系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)增益、帶寬的數(shù)字調(diào)節(jié)。本文的SAR-ADC(successive approximation register-analog digitalconverter)可以被前面的8路斬波放大濾波通道復(fù)用，對(duì)多通道模擬放大信號(hào)進(jìn)行分時(shí)輪轉(zhuǎn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換。斬波放大濾波電路、SAR-ADC電路與EEG-DSP(EEG-digital signalprocessing)一起組成了先進(jìn)的腦電EEG傳感數(shù)字控制采集處理專用電路系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種高精度微弱腦電檢測(cè)數(shù)模混合控制芯片系統(tǒng)。

根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種高精度微弱腦電檢測(cè)數(shù)模混合控制芯片系統(tǒng)，其主要由放大濾波電路、SAR-ADC、數(shù)字控制、射頻電路、外圍電路組成；其可以對(duì)輸入信號(hào)的帶寬進(jìn)行范圍限定，避免使用片外濾波元件，同時(shí)，所述濾波電路一方面進(jìn)行斬波放大的帶寬限制調(diào)整與去噪聲濾波功能，另一方面為后面SAR-ADC電路提供頻率預(yù)先抗混疊功能。

作為優(yōu)選地，所述放大濾波電路中的斬波放大濾波系統(tǒng)使用單級(jí)放大電路，其包括3個(gè)輸入電極：2個(gè)差分輸入電極與1個(gè)共模輸入電極，所述差分輸入電極包括差分電極1和差分電極2，差分電極1接信號(hào)輸入工作電極，差分電極2接參考電極；而共模輸入電極Vi，cm接到遠(yuǎn)離輸入工作電極的腦區(qū)的其余任何位置即可；差分輸入以提高共模抑制比、消除偶次諧波、抑制電路非線性。

附圖說明

圖1為微弱腦電高精度放大濾波、SAR-ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換與EEG-DSP控制芯片系統(tǒng)；