低噪声、低纹波头皮脑电信号采集的前端电路

基于SMIC 0.18μm CMOS工艺设计了一种由前置放大器、纹波抑制电路、增益可编程放大器和外置低通滤波器组成的低噪声头皮脑电信号采集前端电路。其中前置放大器采用斩波技术来降低低频噪声和失调电压,其结构为电容耦合的斩波稳定放大器,其有源放大部分由折叠式共源共栅级和共源级构成的两级全差分放大器构成,以获得较高的开环增益;同时在前置放大器后引入了阻容耦合电路来抑制在斩波频率处产生的纹波。可编程增益放大器采用可调电容阵列构成的电容负反馈放大器以实现增益逐级可调。Spectre后仿真结果表明,前置放大器的增益为40 dB,共模抑制比可达131 dB,电源抑制比90 dB,输入等效噪声772 nV/sqrt(Hz)^@100 Hz;可编程增益放大器的增益分别为12、20、25 dB;低通滤波器的截止频率为1 kHz;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。该前端电路的总增益为40~65 dB,通频带为1 Hz~1 kHz。