Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Efficient neural amplifiers using MOS and MIM capacitors in 180 nm CMOS process

Kmon P., Gryboś P., Szczygieł R., Żołądź M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 12

20-23

EN

This paper presents design methods that allow to drastically limit an area of a recording channel in multichannel integrated circuits dedicated to neurobiology experiments. The techniques that are presented in this paper can be applied in a 3D multichannel integrated systems where area limitations are very strict. Furthermore, they allow one to mitigate main problems existing in modern submicron processes i.e. leakage currents, a difficulty of obtaining very large MOS based resistances or uniformity of main parameters of recording channels. For further improvement of the recording channels we designed and processed in 180nm CMOS technology two recording channels that differ from each other in type of capacitors used. Their measurement results show that thanks to the applied methods we are able to tune the lower cut-off frequency in a very large range, i.e. 10 mHz - 300 Hz. The upper cut-off frequency can be changed for two different modes, i.e. neural spike recording mode where it is equal to 9 kHz or slow biomedical signals recording mode where it can be changed in the 10 Hz - 280 Hz range. The voltage gain of the recording channels can be switched either to 260 V/V or to 1000 V/V. The input referred noise of the recording channel is equal to 5 pV while its power consumption is equal to only 11 pW. The single recording channel occupies only 0.06 mm2 of the chip area and together with its large functionality allows one to adapt it into modern 3D pixel multichannel neurobiology applications.

PL

W artukule zaprezentowano metody projektowe, które pozwalająznacząco zmniejszyć powierzchnię zajmowaną przez elektronikę odczytu stosowaną w wielokanałowych systemach przeznaczonych do rejestracji sygnałów neurobiologicznych. Autorzy pracy prezentują porównanie dwóch kanałów odczytowych wykonanych w technologii submikronowej CMOS 180 nm, w których zastosowano pojemności oparte na strukturach MOS bądź kondensatorach MIM (metal-izolator-metal). W szczególności rozpatrywane są kwestie związane z prądami upływu tych struktur co ma bardzo duże znaczenie w kontekście najnowszych technologii CMOS. Artykuł prezentuje wyniki pomiarów przykładowego toru odczytowego - dolna częstotliwość graniczna może być regulowana w zakresie 10 mHz - 300 Hz, górna częstotliwość graniczna może być ustawiania na 9 kHz bądź w zakresie 10...280 Hz, zaś wzmocnienie napięciowe może być przełączane pomiędzy wartościami 260 V/V lub 1000 V/V. Pojedyczny kanał pomiarowy zajmuje 0,06 mm2 powierzchni, pobiera 11 L/W mocy, a jego wejściowe szumy napięciowe wynoszą 5 /l/V.

2

Low noise and low power multichannel integrated circuit for recording neural spikes and LFP signals

Kmon P., Zoladz M., Grybos P., Szczygiel R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 12

18-20

EN

We present the design and measurement results of the multichannel ASIC dedicated for neurobiology experiments. Chip is fabricated in CMOS 180 nm technology and comprises 64 channels. A single readout channel is able to record both neural spikes and LFP (Local Field Potential) signals. Each channel is equipped with digital registers responsible for controlling its voltage gain, low and high cut-off frequencies, and voltage offsets of the recording channel. Thanks to these registers user is able either to set parameters of each channel independently with respect to the specific requirements of neurobiology experiments or to correct the mismatch effects in a multichannel system. The low cut-off frequency of the recording channel may be changed in the 60 mHz - 100 Hz range, the high cut-off frequency can be set to 4.7 kHz or 12 kHz while the voltage gain may be set to 139 V/V or to 1100 V/V. Single recording channel consumes only 25 µW of the power from š 0.9 V voltage supply, its input referred noise is on the 3.7 µV level and it occupies 0.13 mm² of the silicon area.

PL

Praca prezentuje wielokanałowy układ scalony przeznaczony do rejestracji sygnałów neurobiologicznych. Został on wykonany w technologii CMOS 180 nm i składa się z 64 kanałów odczytowych. Kanały odczytowe są w stanie rejestrować zarówno wolnozmienne jak i szybkozmienne sygnały neurobiologiczne (z ang. zwane odpowiednio LFP i neural spikes). Każdy z kanałów wyposażony jest w rejestry cyfrowe odpowiedzialne za kontrolę wzmocnienia napięciowego, dolnej i górnej częstotliwości granicznej oraz rozrzutów wyjściowych napięć stałych. Dolna częstotliwość graniczna może być zmieniana w zakresie 60 mHz do 100 Hz, górna częstotliwość graniczna może być przełączana do wartości 4,7 kHz bądź 12 kHz zaś wzmocnienie napięciowe może być ustawione na 139 V/V bądź 1100 V/V. Pojedyczny kanał odczytowy pobiera zaledwie 25 µW mocy z zasilania š 0,9 V, jego wejściowe szumy napięciowe wynoszą 3,7 µV i zajmuje on 0,13 mm² powierzchni.

3

64 Channel ASIC for Neurobiology Experiments

Gryboś P., Kmon P., Szczygieł R., Żołądź M.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2010

|

Vol. 56, No. 4

375-380

EN

This paper presents the design and measurements of 64 channel Application Specific Integrated Circuits (ASIC) for recording signals in neurobiology experiments. The ASIC is designed in 180 nm technology and operates with ± 0.9 V supply voltage. Single readout channel is built of AC coupling circuit at the input and two amplifier stages. In order to reduce the number of output lines, the 64 analogue signals from readout channels are multiplexed to a single output by an analogue multiplexer. The gain of the single channel can be set either to 350 V/V or 700 V/V. The low and the high cut-off frequencies can be tuned in 9 ÷ 90 Hz and in the 1.6 ÷ 24 kHz range respectively. The input referred noise is 7 µV rms in the bandwidth 90 Hz - 1.6 kHz and 9 µ V rms in the bandwidth 9 Hz - 24 kHz. The single channel consumes 200 µW of power and this together with other parameters make the chip suitable for recording neurobiology signals.