频谱提取架构设计

   斩波稳零技术是一种众所周知的噪声消除和高效能的架构,用于放大低功率生物医学领域应用中的低频神经信号.如先前在本章参考文献[58]中所讨论的,ATMEGA8-16AU斩波自稳零放大器可以适应于提供宽动态范围的高Q滤波器c与本章参考文献[56]的关键设计不同的是,在斩波放大器内的时钟频率的偏移,以类似于超外差AM接收机的方式将目标信号频带重新集中到DC中心59。如图8.17中的节点/A所示,我们使用等效调制策略来实现经典的斩波器稳定,使得初始的Fc・lk调制频率使信号远高于超低频噪声拐角(闪烁噪声)[32]。放大后,作为来自经典斩波器的转移,以第二时钟频率Fdk2=Fdk+ε,执行解调,该频率从第一时钟偏移至所需的频带中心。调制信号与第二时钟的频率卷积将神经信号初始化为ε至节点ⅤB处的dti和扮。由于生物标志物被编码为频谱功率的低频波动,所以我们用带宽定义为几w/2的片上低通滤波器滤除笏分量;ε两侧的信号在%LT处折叠成通带。外差斩波器将谐波抑制为谐波次数的二次方,产生净传递函数如下: ,甩为谐波级数;♀为时钟ε和输入电势场之间的相位差。

    对于一阶,所提出的斩波器通过时钟分离ε来缩小信号的频率含量,比例因子该设计的稳健性来自于使AM外部无线电应用具有吸引力的相同功能――中心频率由可编程时钟差设置,这是相对简单的片上合成,而带宽和有效Q值由一个可编程低通滤波器独立设置。额外的奇次谐波确实成倍变化,但下降 比例与阶数成正比。

   如图8.18所示,方程(83)所示的操作在并行同相(I)和正交(Q)路

径中使用从斩波器频率的两倍导出的时钟在BASIC上实现二如图818中的信号链框图所示,最终的功率提取是通过叠加二次方的同相和正交信号来实现的,从而产生整个信号链的传递函数: 在我们的应用中,对奇次谐波的残余灵敏度不是主要问题,因为皮层电路中 的信号功率通常按照1/r规律衰退[60]。这意味着三次谐波处的神经元信号的净测量功率实际下降了48dB,因此对相关频带保持了可接受的选择性。对于需要更好的谐波衰减的应用来说,可以采用抑制高阶谐波含量的多级时钟方案来实现。