[发明专利]相关双采样脑电信号采集读出电路及其读出方法

摘要

本发明提供了一种相关双采样脑电信号采集读出电路及其读出方法，用于可植入式生物脑电信号的处理。该读出电路包括抑制直流电压偏移的低噪声前置生物信号放大器和基于相关双采样的缓冲级输出器，通过微电极阵列得到的原始脑电信号由前置生物信号放大器放大后输入缓冲级输出器输出。该读出方法中设置前置生物信号放大器的‑3dB高通截止频率，抑制由微电极阵列带来的直流电压偏移，在缓冲级输出器对脑电信号和参考电压信号两次成功采样相减，消除噪声，输出高信噪比信号。本发明电路结构简单，输出有用的脑神经信号可以提高无线传输带宽的利用率，具有更好的消除噪声功能，输出的高信噪比信号可直接用于接下来的ADC转换。

主权项

一种相关双采样脑电信号采集读出电路，其特征在于，包括抑制直流电压偏移的低噪声前置生物信号放大器和基于相关双采样技术的缓冲级输出器；通过微电极阵列得到的原始脑电信号，由前置生物信号放大器放大后，再通过缓冲级输出器输出；所述的前置生物信号放大器包括前馈通路和有源负反馈电路，前馈通路包括运算放大器A1、电容C3和二极管连接的等效电阻Req，有源负反馈电路包括运算放大器A2、电容C1、C2和C4；微电极阵列中的电极的输出作为前置生物信号放大器的输入，输入端连接电容C3的左极板，电容C3的右极板连接运算放大器A1的反向输入端，运算放大器A1的差分输出端作为输出Vout+和Vout‑；在运算放大器A1的反向输入端和正向输出端之间串联有等效电阻Req；在运算放大器A2的反向输入端和运算放大器A1的反向输出端之间串联有电容C1，在运算放大器A2的反向输入端和输出端之间串联有电容C2，在运算放大器A2的输出端和运算放大器A1的反向输出端之间串联有电容C4；所述的缓冲级输出器包括：信号电压开关M1、参考电压开关M2、控制开关M3、保持开关M4、输出电平控制开关M5、缓冲器、取样电容C21和C22；信号电压开关M1控制信号电压的输入，参考电压开关M2控制参考电压的输入；控制开关M3由外部信号检测单元的输出电平控制，当信号检测单元检测前置生物信号放大器有脑电信号输出时，输出高电平，控制开关M3导通，缓冲级输出器输出信号，反之控制开关M3关闭，缓冲级输出器无输出信号；缓冲器的输入端连接信号电压开关M1和参考电压开关M2，缓冲器的输出端连接控制开关M3的左端；保持开关M4用于将输出端复位为固定零电平；控制开关M3的右端连接取样电容C21和C22的左极板，电容C21的右极板接地，电容C22的右极板连接保持开关M4的左端和输出电平控制开关M5。