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A 50 #x03BC;W/Ch artifacts-insensitive neural recorder using frequency-shaping technique

机译：一种使用频率整形技术的50μW/ CH神器 - 不敏感的神经记录器

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This paper presents a frequency-shaping (FS) neural recording interface that can inherently reject electrode offset, 5-10 times increase input impedance, 4.5-bit extend system dynamic range (DR), and provide much more tolerance to motion artifacts and 50/60 Hz power noise interferences. It is supposed to be more suitable for long-term brain-machine-interface (BMI) experiments. To achieve the mentioned performance above, the proposed architecture adopts an auto-zero offset calibration to avoid system saturation, a delayed-signaling noise cancellation to attenuate kT/C noise, and an automatical data-splitting technique to reduce input-referred noise at low frequencies. Measured at a 40 kHz sampling clock and ± 0.6 V supply, the recorder consumes 50 μW/ch, including 22 μW for FS amplifier, 12 μW for gain-stage amplifier, 12 μW for buffer, and 4 μW for successive approximation register (SAR) analog-to-digital converter (ADC). The designed SAR ADC achieves an effective-number-of-bit (ENOB) of 11-bit in a 160 kHz bandwidth. In addition, the recorder has a 3 pF input capacitance and 15.5-bit (11-bit+4.5-bit) system DR due to the utilization of FS technique. The designed chip occupies 0.76 mm2/ch in a 0.13 μm CMOS process.
机译：本文提出了一种频率整形（FS）神经记录界面，可以固有地拒绝电极偏移，增加输入阻抗，4.5位延伸系统动态范围（DR），并提供更多的运动伪影和50 / 60 Hz功率噪声干扰。它应该更适合长期脑机接口（BMI）实验。为了实现上述性能，所提出的架构采用自动零偏移校准，以避免系统饱和度，延迟信令噪声消除以衰减KT / C噪声，以及减少低电平的自动数据分割技术以减少输入引用的噪音频率。在40kHz采样时钟和±0.6 V电源下测量，录像机消耗50μW/ CH，包括22μW用于FS放大器，12μW用于增益级放大器，缓冲器为12μW，连续近似寄存器为4μW（SAR ）模数转换器（ADC）。设计的SAR ADC在160 kHz带宽中实现了11位的有效数量（ENOB）。此外，由于FS技术的利用，记录器具有3 PF输入电容和15.5位（11位+ 4.5位）系统DR。设计的芯片在0.13μmCMOS过程中占0.76mm 2 / ch。

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