【產(chǎn)通社，1月20日訊】上海交通大學（Shanghai Jiao Tong University, SJTU）官網(wǎng)消息，電子信息與電氣工程學院微米納米加工技術(shù)全國重點實驗室長聘教軌副教授陳銘易課題組，在用于腦機接口的高動態(tài)范圍模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片領(lǐng)域取得重要進展。在IEEE Journal of Solid-State Circuits（JSSC）上發(fā)表題為“A 26-G? Input-Impedance 112-dB Dynamic-Range Two-Step Direct-Conversion Front-End With Improved Δ-Modulation for Wearable Biopotential Acquisition”的研究成果，首次報道了用于腦機接口的動態(tài)范圍突破110dB的直接轉(zhuǎn)換模擬前端芯片。

腦機接口是近年來國內(nèi)外研究熱點，是未來產(chǎn)業(yè)的代表領(lǐng)域之一。在非侵入式腦機接口領(lǐng)域，如何提升模擬前端的動態(tài)范圍，從而承受劇烈運動偽影，是實現(xiàn)高精度腦電采集的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)模擬前端需要極大功耗開銷來提升動態(tài)范圍，因而能效低。直接轉(zhuǎn)換模擬前端具有較高的動態(tài)范圍及能效，然而面臨輸入阻抗、直流失調(diào)、非線性失真等諸多問題。

該研究基于?調(diào)制和SAR-ADC的兩步式直接轉(zhuǎn)換模擬前端架構(gòu)，利用反饋型兩步式架構(gòu)緩解了模擬和數(shù)字增益的失配問題，利用新型DEM消除了DAC電容的失配誤差。突破了現(xiàn)有直接轉(zhuǎn)換模擬前端動態(tài)范圍的上限，顯著提升了偽影承受能力，同時獲得了高能效。

芯片采用180nm 標準CMOS工藝流片。輸入阻抗為26GΩ，動態(tài)范圍高達112dB，相比現(xiàn)有直接轉(zhuǎn)換模擬前端提升20dB。可承受高達+/-1.8V的偽影和直流失調(diào)，偽影承受幅度比相同增益的傳統(tǒng)模擬前端提升30倍。功耗僅為63μW，品質(zhì)因子(FOMDR)高達175dB。在伴隨劇烈運動偽影情況下成功采集電生理信號，較好地解決了非侵入式腦機接口的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。該創(chuàng)新技術(shù)亦可應(yīng)用于侵入式腦機接口，提升對刺激偽影的承受能力。

IEEE固態(tài)電路期刊（JSSC）是國際集成電路領(lǐng)域最高級別期刊之一，旨在發(fā)布集成電路設(shè)計的最新進展和里程碑成果，代表業(yè)內(nèi)頂尖技術(shù)水平。論文第一作者為電子信息與電氣工程學院微納電子學系博士生郝禹植，通訊作者為陳銘易副教授，共同作者為電子科技大學樊華教授和上海交通大學連勇教授。該研究受到國家重點研發(fā)計劃生物與信息融合（BT與IT融合）重點專項和國家自然科學基金項目資助。

查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://news.sjtu.edu.cn，以及https://ieeexplore.ieee.org/document．10810351。（張嘉汐，產(chǎn)通發(fā)布）    （完）