[发明专利]高精度微弱脑电检测数模混合控制芯片系统

说明书

本发明提出了一种高精度微弱脑电检测数模混合控制芯片系统，其特征在于，其主要由放大滤波电路、SAR‑ADC、数字控制、射频电路、外围电路组成；其可以对输入信号的带宽进行范围限定，避免使用片外滤波元件，同时，所述滤波电路一方面进行斩波放大的带宽限制调整与去噪声滤波功能，另一方面为后面SAR‑ADC电路提供频率预先抗混叠功能。本发明可以实现脑电EEG信号的正确采集，证明设计的高度集成的专用高精度放大芯片与EEG‑DSP芯片控制系统达到国内外先进水平，对于微弱EEG信号提取以及脑电可穿戴设备具有重要应用价值。

技术领域

本发明涉及一种高精度微弱脑电检测数模混合控制芯片系统。

背景技术

针对大脑疾病或症状(抑郁、癫痫、疲劳等)的诊断，以及脑机接口通讯的迅速发展，脑电EEG(electro encephalo graph)采集芯片的研发具有非常重要的意义。目前国内脑电EEG检测芯片的研究处于发展阶段。由于需要检测的脑电EEG信号属于低频微弱小信号(<100Hz，5～100μV)，传感器获取的信号容易被各种噪声干扰：Ag/Ag Cl电极通过导电膏与脑皮肤接触引起的电极失调电压，外界环境噪声(电磁干扰噪声等)以及电路本身固有噪声(低频1/f闪烁、输入直流失调、时钟skew、固有热噪声、其余失配)等。目前主流的脑电检测设备都过于庞大，不方便携带，比如：Neuro Scan公司的脑电采集硬件与数据分析软件；在脑电检测芯片方面，美国的Neuro Sky公司在神经信号检测领域已经垄断了国际市场；TI公司的ADS1299芯片，其存在放大倍数太小(最大24倍)、功耗大(片内集成8通道Δ-ΣADC)等问题。

随着数字移动医疗的发展，未来的发展趋势是需要一种便携式、普适化的脑电检测设备，但是目前现状是已有的设备或芯片不能够满足集成化、便携化、微型化需求；同时，考虑该芯片采集系统将要被应用在便携穿戴领域，因而，需要芯片能耗需要尽可能的低，以提高设备或芯片的续航时间。

针对这些问题，本文利用斩波稳定(chopperstabilization)去噪声放大技术设计了微弱脑电EEG小信号高精度放大滤波系统，消除了电路低频1/f闪烁噪声、输入失配引起的失调、开关引入的毛刺/棘波(Glitch/Spike)、内部开关失配等。斩波系统可以实现增益、带宽的数字调节。本文的SAR-ADC(successive approximation register-analog digitalconverter)可以被前面的8路斩波放大滤波通道复用，对多通道模拟放大信号进行分时轮转模/数转换。斩波放大滤波电路、SAR-ADC电路与EEG-DSP(EEG-digital signalprocessing)一起组成了先进的脑电EEG传感数字控制采集处理专用电路系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种高精度微弱脑电检测数模混合控制芯片系统。

根据上述发明目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种高精度微弱脑电检测数模混合控制芯片系统，其主要由放大滤波电路、SAR-ADC、数字控制、射频电路、外围电路组成；其可以对输入信号的带宽进行范围限定，避免使用片外滤波元件，同时，所述滤波电路一方面进行斩波放大的带宽限制调整与去噪声滤波功能，另一方面为后面SAR-ADC电路提供频率预先抗混叠功能。

作为优选地，所述放大滤波电路中的斩波放大滤波系统使用单级放大电路，其包括3个输入电极：2个差分输入电极与1个共模输入电极，所述差分输入电极包括差分电极1和差分电极2，差分电极1接信号输入工作电极，差分电极2接参考电极；而共模输入电极Vi，cm接到远离输入工作电极的脑区的其余任何位置即可；差分输入以提高共模抑制比、消除偶次谐波、抑制电路非线性。

附图说明

图1为微弱脑电高精度放大滤波、SAR-ADC模数转换与EEG-DSP控制芯片系统；