A 4-Channel Neural Stimulation IC Design With Charge Balancing and Multiple Current Output Modes

电流(流体) 频道(广播) 电荷(物理) 电子工程 电气工程 刺激 计算机科学 材料科学 光电子学 物理 工程类 神经科学 心理学 量子力学
作者
Juzhe Li,Weijian Chen,Xu Liu,Peiyuan Wan,Zhijie Chen
出处
期刊:IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:17 (5): 1037-1049
标识
DOI:10.1109/tbcas.2023.3316969
摘要

This article proposes a neural stimulation integrated circuit design with multiple current output modes. In the cathodic stimulation phase and anodic stimulation phase, each output current waveform can be independently selected to either exponential waveform or square wave, so the stimulator holds four stimulation modes. To minimize the headroom voltage of the output stage and enhance the power efficiency of the proposed stimulator, we introduce the exponentially decaying current which is realized by the exponential current generation circuit in this work. It can enhance the longer duration of the stimulation pulse as well. In case the residual charge may cause harm to patients, a charge balancing technique is implemented in this work for all operation modes. The four-channel stimulator IC is implemented in a 180-nm CMOS process, occupying a core area of 1.93 mm2. The measurement results show that the proposed stimulator realized a maximum power efficiency of 91.3% and the maximum stimulation duration is 3 times larger than previous works. Moreover, even in exponential output waveform mode, the maximum residual charge in a single cycle is only 255 pC due to the proposed charge balancing technique. The experiment results based on the PBS solution also show that the stimulator IC can remove residual charges within 60 μs, and the electrode voltage remains stable within a safe range under multicycle stimulation.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
榶七七发布了新的文献求助10
1秒前
英姑应助风趣山灵采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
难过手链发布了新的文献求助10
2秒前
UltraYuan完成签到,获得积分10
3秒前
芝意CHEAE完成签到 ,获得积分10
3秒前
前期的袁本初完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
深情安青应助123123采纳,获得10
3秒前
3秒前
风中书易发布了新的文献求助10
4秒前
妖妖灵完成签到,获得积分10
4秒前
ljj722发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
无花果应助洁净的向南采纳,获得10
5秒前
triyang发布了新的文献求助10
5秒前
李开明完成签到,获得积分10
5秒前
qian完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
1233完成签到,获得积分10
6秒前
独行独行发布了新的文献求助10
6秒前
叶潋发布了新的文献求助10
7秒前
qintian0550给qintian0550的求助进行了留言
8秒前
8秒前
金博洋发布了新的文献求助10
9秒前
斯文败类应助pbj采纳,获得10
9秒前
CodeCraft应助小桃冰茶采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
赘婿应助Chen采纳,获得10
10秒前
彭于晏应助long采纳,获得10
10秒前
ay完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
xinxin发布了新的文献求助10
11秒前
多情以山发布了新的文献求助10
11秒前
小蘑菇应助Alma采纳,获得10
11秒前
华仔应助MOFS采纳,获得10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6039260
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7768586
关于积分的说明 16225804
捐赠科研通 5185267
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2774894
邀请新用户注册赠送积分活动 1757727
关于科研通互助平台的介绍 1641899