공통모드 아티팩트에 내성을 가진 저전력 저잡음 뇌신호 기록 초퍼 증폭기 = A Common Mode Artifact Tolerant Low-power Low-noise Neural Recording Chopper Amplifier

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 체내 이식용 뇌신경 조절 시스템에서 우수한 공통모드 제거 성능을 가진 저전력 저잡음 뇌신호 기록 증폭기 회로를 제시한다. 제안된 증폭기는 피드백 방식의 공통모드 제거루프를 사용하여 최대 1.1 Vpp 크기의 입력 공통모드 신호를 차단할 수 있다. 또한, 전류 재사용 전류 미러 기반의 연산증폭기에 초퍼 구조를 적용하여 1 Hz - 5 kHz의 대역폭에 대해서 40 dB의 폐루프 이득 성능을 보이며, 입력 참조 잡음 성능은 local field potential (LFP) 주파수 (1-200 Hz)에서 0.55 μVrms, action potential (AP) 주파수 (300 Hz-5 kHz)의 경우 1.8 μVrms를 달성하였다. 본 회로는 0.18 μm CMOS 공정을 사용하여 설계를 하였으며, 1.2 V의 공급전압에서 2.85 μW의 전력을 소모한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents a low-power low-noise neural recording chopper amplifier with high common-mode (CM) cancellation performance for implantable neuromodulation system-on-chips. The proposed amplifier employs a feedback- based common-mode cancellation loop to cancel up to 1.1 Vpp of input CM signal. In addition, using the chopper architecture with the current reuse current mirror based operational transconductance amplifier, the amplifier achieves 40 dB of closed-loop gain over 1 Hz to 5 kHz bandwidth, and the integrated input referred noise over the local field potential band (1-200 Hz) is 0.55 μVrms while achieving 1.8 μVrms for the action potential band (300 Hz-5 kHz). The proposed IC is designed using 0.18 μm CMOS process and it consumes 2.85 μW at 1.2 V supply voltage.