Детальная информация

Объектом исследования является проектирование VCO для приемника нейростимулятора. Цель состоит в разработке высокодинамического диапазона и линейного VCO для применения в нейроприемниках. VCO должен быть разработан с использованием в основном цифровых схем для облегчения интеграции аналоговых и цифровых схем в замкнутой системе DBS. Нейронные интерфейсы требуют высокоточной аналоговой схемы для сопряжения микроэлектродов и сложных цифровых схем, используемых для параллельной обработки данных. Интеграция высокоплотных цифровых схем и аналоговых схем требует снижения напряжения питания, тем самым ограничивая динамический диапазон и приводя к нелинейности в аналоговых схемах при наличии артефактов стимуляции высокой амплитуды. В этой диссертации представлены теория и реализация группы высокодинамических линейных генераторов, управляемых напряжением (VCO), с целью смягчения таких недостатков. Оцениваются параметры VCO и оптимизируются различные оптимальные схемы VCO для достижения целевых показателей, фокусируясь на таких аспектах, как линейность, фазовый шум, энергопотребление и отношение сигнал/шум. Основное внимание в этом исследовании уделяется решению проблемы нелинейности VCO при наличии артефактов высокой амплитуды. VCO со смешанной ячейкой задержки и резистивным преобразователем V/I удовлетворяет почти всем необходимым требованиям, включая небольшую погрешность линейности 0,1%, низкий фазовый шум -116 дБн/Гц и компактную площадь 890 мкм^2.

Object of study is VCO design for neural stimulator receiver front-end. The aim is to design a high dynamic range and linear VCO for application in neural receiver front ends. The VCO should be designed using mostly digital circuits to facilitate the integration of analog and digital circuits in a closed loop DBS system. Neural front ends require high-precision analog circuitry to interface microelectrodes and complex digital circuits utilized for concurrent data processing. Integration of high-density digital circuits and analog circuits requires a reduction in supply voltage, thereby constraining the dynamic range and resulting in nonlinearity in analog circuits during the presence of high-amplitude stimulation artifacts. In this thesis, the theory and implementation of a group of high dynamic range, linear voltage-controlled oscillators (VCOs) are presented with the purpose of mitigating such shortcomings. The VCO parameters are estimated and a variety of optimal VCO schematics are optimized to achieve the target objectives, focusing on aspects like linearity, phase noise, power consumption, and signal-to-noise ratio. The principal focus of this study centers on addressing the nonlinearity of VCO in the presence of high-amplitude artifacts. VCO with mixed delay cell and resistive V/I converter fulfils almost all the necessary requirements, including a small linearity error of 0.1%, low phase noise of -116 dBc/Hz, and a compact area of 890 μm^2.