Ultra Low-Power Integrated Circuit Design for Wireless Neural Interfaces

مدارهای مجتمع با توان میکرو برای رابط های عصبی جرمی هولمن فن ژانگ برایان اوتیس این کتاب مدارها و سیستم های یکپارچه بسیار کم مصرف و طراحی شده برای زمینه نوظهور ضبط و پردازش سیگنال عصبی و ارتباطات بی سیم را توصیف می کند. از آنجایی که رابط های عصبی به طور معمول کاشته می شوند، عملکرد آنها بسیار محدود به انرژی است. این کتاب مفاهیم و تئوری هایی را معرفی می کند که اجازه می دهد تا عملیات مدار به حدود اساسی نزدیک شود. نمونه های طراحی و اندازه گیری سیستم های واقعی ارائه شده است. این کتاب طرح‌های مدار را برای تمام اجزای حیاتی یک سیستم ضبط عصبی توصیف می‌کند، از جمله: - تقویت‌کننده‌هایی که از تکنیک‌های جدید برای بهبود تعادل بین عملکرد نویز خوب و مصرف انرژی کم استفاده می‌کنند - مدارهای سیگنال آنالوگ و مختلط که پردازش سیگنال را اجرا می‌کنند. وظایف ویژه برنامه ضبط عصبی: - تشخیص سنبله های عصبی - استخراج ویژگی هایی که سنبله ها را توصیف می کنند - خوشه بندی، یک تکنیک یادگیری ماشینی برای مرتب سازی سنبله ها - عملکرد وارونگی ضعیف ترانزیستورهای دامنه آنالوگ، اجازه می دهد تا مدارهای پردازشی را کاهش دهند. تبدیل آنالوگ به دیجیتال و امکان مصرف انرژی کم در سطح سیستم را فراهم می کند. - فرستنده بی سیم بسیار یکپارچه و زیر میلی وات طراحی شده برای خدمات ارتباطات ایمپلنت پزشکی (MICS) و باندهای ISM. •تئوری و طراحی پردازش سیگنال آنالوگ، رادیویی و سیگنال برای مدارهای بسیار کم مصرف را پوشش می دهد که در سراسر کتاب به هم گره خورده اند تا یک سیستم کامل را تشکیل دهند. • الزامات اساسی سیستم های ضبط عصبی و همچنین تکنیک های طراحی برای کاهش مصرف برق در تقویت کننده های کم نویز را فراهم می کند. •شامل تکنیک های ادغام سیستم مینیاتوری در زمینه مدارهای بسیار کم مصرف. •از نتایج سیستم های نمونه واقعی برای نشان دادن تکنیک های توصیف شده استفاده می کند

Micro-power Integrated Circuits for Neural Interfaces Jeremy Holleman Fan Zhang Brian Otis This book describes ultra low-power, integrated circuits and systems designed for the emerging field of neural signal recording and processing, and wireless communication. Since neural interfaces are typically implanted, their operation is highly energy-constrained. This book introduces concepts and theory that allow circuit operation approaching the fundamental limits. Design examples and measurements of real systems are provided. The book describes circuit designs for all of the critical components of a neural recording system, including: - Amplifiers which utilize new techniques to improve the trade-off between good noise performance and low power consumption - Analog and mixed-signal circuits which implement signal processing tasks specific to the neural recording application: - Detection of neural spikes - Extraction of features that describe the spikes - Clustering, a machine learning technique for sorting spikes - Weak-inversion operation of analog-domain transistors, allowing processing circuits that reduce the requirements for analog-digital conversion and allow low system-level power consumption. - Highly-integrated, sub-mW wireless transmitter designed for the Medical Implant Communications Service (MICS) and ISM bands. •Covers analog, radio, and signal processing theory and design for ultra low-power circuits, tied together throughout the book to form an entire system; •Provides fundamental requirements of neural recording systems, as well as design techniques for reducing power consumption in low-noise amplifiers; •Includes miniaturized system-integration techniques in the context of ultra low-power circuits; •Uses results from real prototype systems to demonstrate techniques described