Analiza szumowa kanału odczytowego przeznaczonego do wielokanałowych układów scalonych dedykowanych do eksperymentów neurobiologicznych

• Autorzy: Kmon P. , Otfinowski P.

Warianty tytułu

EN

Noise of the recording channel dedicated to the multichannel integrated circuits for neurobiology experiments

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano budowę typowego kanału odczytowego wykorzystywanego do rejestracji sygnałów neurobiologicznych. Wskazano główne źródła szumów jakie występują w tego typu układach i zwrócono szczególną uwagę na metody ich minimalizowania. Prowadzona w artykule dyskusja bierze pod uwagę kluczowe parametry wpływające na odniesione do wejścia kanału odczytowego szumy, a mianowicie moc pobieraną przez kanał pomiarowy oraz zajmowaną powierzchnię krzemu. Uwzględnia przy tym typowy kanał odczytowy składający się z przedwzmacniacza napięciowego, układu próbkująco-pamiętającego i przetwornika analogowo-cyfrowego. Pobierana moc oraz zajętość powierzchni są niezmiernie istotne w odniesieniu do budowy wielokanałowego implantowanego układu scalonego przeznaczonego do rejestracji szerokiej gamy sygnałów neurobiologicznych. Artykuł zakończony jest opisem zrealizowanego układu scalonego, którego rozbudowana funkcjonalność pozwala na wykorzystanie go do rejestracji szerokiej gamy sygnałów neurobiologicznych.

EN

This paper presents the noise analysis of the main components of the typical recording channel dedicated to neurobiological experiments. Main noise contributors are emphasized and its noise minimization techniques are presented. Noise analysis considers the main recording channel parameters that may be crucial during multichannel recording system design. Authors also present the measurement results of the 8-channel integrated circuit dedicated to recording broad range of the neurobiological signals.

Słowa kluczowe

PL

wielokanałowe układy scalone; ASIC; eksperymenty neurobiologiczne; szumy napięciowe

EN

multichannel integrated circuits; ASIC; neurobiological experiments; input referred voltage noise

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 1
• Strony: 21--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kmon P.

• Akademia Górniczo-Hutnicza

autor

Otfinowski P.

• Akademia Górniczo-Hutnicza

Bibliografia

• [1] Grybos P., Kmon P., Zoladz M., Szczygiel R., Kachel M., Lewandowski M., Blasiak T.: 64 Channel Neural Recording Amplifier with Tunable Bandwidth in 180 nm CMOS Technology. Metrol. Meas. Syst., Vol. XVIII (2011), No. 4, pp. 631-644.
• [2] Hochberg R., Bacher D., Jarosiewicz B., Masse N. Y., Simeral J. D., Vogel J., Haddadin S., Liu J., Cash S. S., Van der Smagt P., Donoghue J. P.: Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm. NATURE, Vol. 485, May 2012, pp. 372-278.
• [3] Johns D. A., Martin K.: Analog integrated circuits design. New York, Willey, 1997.
• [4] Kmon P., Żołądź M., Gryboś P., Szczygieł R.: Multichannel system for in vivo and in vitro neural signal recording. Electrical Review, ISSN 0033-2097. — 2010 R. 86 nr 9, pp. 67–71.
• [5] Lebedev M. A., Nicolelis M. A.: Brain-machine interfaces: Past, present and future. Trends in Neurosciences, vol. 29, no. 9, Sep. 2006, pp. 536–546.
• [6] Levenson J. M., Gibson H. E., Gerber D., Levin M.: Perforated Multielectrode Array in Drug Discovery. 7th International Meeting on Substrate-Integrated Microelectrode Arrays, 2010, pp. 134-137.
• [7] Litke A. M., Bezayiff N., Chichilnisky E. J., Cunningham W., Dabrowski W., Grillo A. A., Grivich M., Grybos P., Hottowy P., Kachiguine S., Kalmar R. S., Mathieson K., Petrusca D., Rahman M., Sher A.: What does the eye tell the brain?: Development of a system for the large-scale recording of retinal output activity. IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.51, No.4, Aug. 2004, pp. 1434–40.
• [8] Nurmikko A. V., Donoghue J. P., Hochberg L. R., Patterson W. R., Song Y.- K., Bull C. W., Borton D. A., Laiwalla F., Park S., Ming Y., Aceros, J.: Listening to Brain Microcircuits for Interfacing With External World—Progress in Wireless Implantable Microelectronic Neuroengineering Devices. Proceedings of the IEEE, 2010, Vol. 98, No. 3, pp. 375–388.
• [9] Obeid I.: A wireless multichannel neural recording platform for real-time brain machine interfaces. PhD Dissertation, Duke University, USA, 2004.
• [10] Wise K. D., Sodagar A. M., Yao Y., Gulari M. N., Perlin G. E., Najafi K., Microelectrodes, Microelectronics, and Implantable Neural Microsystems. 2008, Proceedings of the IEEE, Vol. 96, No. 7, pp. 1184–1202.
• [11] Zoladz M., Kmon P., Grybos P., Szczygiel R., Kleczek R., Otfinowski P.: A Bidirectional 64-channel Neurochip for Recording and Stimulation Neural Network Activity. IEEE EMBS Neural Engineering Conference, 2011, Cancun, Mexico, pp. 380–383.