本發(fā)明涉及用于可植入式生物腦電信號處理電路集成化設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及低信噪比下基于相關(guān)雙采樣（CorrelatedDoubleSampling，簡稱CDS）生物腦電信號采集的讀出電路設(shè)計及其讀出方法。發(fā)明背景自從1924年德國精神病學(xué)家Hans教授首次發(fā)現(xiàn)并記錄到人腦有規(guī)則的電活動，腦電信號的研究和提取就一直得到生物醫(yī)學(xué)和臨床應(yīng)用方面的高度重視。隨著計算機科學(xué)和微電子技術(shù)的發(fā)展，使得處理提取的腦電信號稱為可能，植入式腦-機交互研究也成為了新的科學(xué)熱點，即將IC通過植入式多通道微電極陣列(MEA)與神經(jīng)系統(tǒng)直接相連，能與一個或多個獨立的神經(jīng)元直接交互的技術(shù)。植入式腦-機交互的一個重要分支就是細胞外腦神經(jīng)信號的記錄（NeuralRecording），通過利用外科手術(shù)將多通道微電極陣列選擇性地植入到特定的神經(jīng)組織區(qū)域，并采集神經(jīng)元群的神經(jīng)信號（如動作電位、局部場電位）；這些采集到的原始神經(jīng)信號經(jīng)過處理與數(shù)據(jù)分析后，將傳輸至外部用于進一步的神經(jīng)科學(xué)研究或者神經(jīng)修復(fù)技術(shù)中。在腦電信號提取系統(tǒng)中，由微電極陣列所探測到的胞外腦電信號比較微弱，包含有用信息的腦電信號即spike幅值大約為50-500μV，并且伴有一定的電極直流失調(diào)和系統(tǒng)噪聲，在進行處理的過程中必須減少各種干擾的影響，所以作為第一級信號處理電路的前置生物放大器的性能尤為重要，且直接會影響到整個腦電信號提取系統(tǒng)的表現(xiàn)。對于要求將整個腦電信號提取電路系統(tǒng)集成于植入式腦-機接口芯片上，前置生物放大器設(shè)計必須考慮到以下要求：1、具有足夠低的噪聲，以獲得更高的系統(tǒng)信噪比；2、降低功耗，以增加系統(tǒng)續(xù)航能力；3、減小芯片面積；4、抑制直流失調(diào)，防止放大器輸入飽和；5、具有更高的共模抑制比和電源電壓抑制比。隨著腦神經(jīng)信號采集系統(tǒng)的通道數(shù)增加，所需要的無線傳輸帶寬變得越來越大，進行系統(tǒng)設(shè)計時必須考慮到如何更加高效率地利用有限的無線傳輸帶寬，措施之一就是通過信號檢測的控制，只是輸出有用的腦電信號即spike段，而非整個腦電信號。這個工作可以由緩沖級輸出電路來完成。在考慮到抑制各種噪聲源的同時，更好地輸出高信噪比的放大信號，并使得設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，達到更低的功率消耗和占用更小的芯片面積成為了緩沖級輸出電路的必要設(shè)計要求。對于現(xiàn)有技術(shù)的生物腦電信號讀出電路，一般都是放大輸出整個腦電信號，而輸出的生物腦電信號都需要經(jīng)過后期處理以及A/D轉(zhuǎn)化，因此大量的冗余信息使得系統(tǒng)的后期處理以及無線發(fā)射數(shù)據(jù)量增加，對于有限的無線傳輸帶寬，不僅利用率低，也影響到信號采集通道數(shù)的增加，同時緩沖級輸出電路本身可能具有較低的噪聲，但是并不能抑制電路本身和輸入信號帶來的噪聲，使得輸出信號質(zhì)量差?，F(xiàn)有的生物腦電信號讀出電路雖然能夠完成對生物腦電信號的采集，但由于設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功耗太大，都很難實現(xiàn)更多通道的植入式芯片集成使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有腦電信號讀出電路的不足，如何進一步抑制電路本身噪聲源、提高植入式腦電信號處理電路的可集成化程度和腦電信號的高效率傳輸?shù)葐栴}，提出了相關(guān)雙采樣腦電信號采集讀出電路及其讀出方法。本發(fā)明設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，輸出有用的腦電信號，可以提高無線傳輸帶寬的利用率，具有更好的消除噪聲功能，輸出的高信噪比信號可直接用于接下來的ADC轉(zhuǎn)換。本發(fā)明提供的相關(guān)雙采樣腦電信號讀出電路主要包括：抑制直流電壓偏移的低噪聲前置生物信號放大器和基于相關(guān)雙采樣技術(shù)的緩沖級輸出器。通過微電極陣列得到的原始腦電信號，由前置生物信號放大器放大后，再通過緩沖級輸出器輸出。前置生物信號放大器包括前饋通路和有源負反饋電路，前饋通路包括運算放大器A1、電容C3和二極管連接的等效電阻Req，有源負反饋電路包括運算放大器A2、電容C1、C2和C4。微電極陣列中的電極的輸出作為前置生物信號放大器的輸入，輸入端連接電容C3的左極板，電容C3的右極板連接運算放大器A1的反向輸入端，運算放大器A1的差分輸出端作為輸出Vout+和Vout-。在運算放大器A1的反向輸入端和正向輸出端之間串聯(lián)有等效電阻Req。在運算放大器A2的反向輸入端和運算放大器A1的反向輸出端之間串聯(lián)有電容C1，在運算放大器A2的反向輸入端和輸出端之間串聯(lián)有電容C2，在運算放大器A2的輸出端和運算放大器A1的反向輸出端之間串聯(lián)有電容C4。緩沖級輸出器包括：信號電壓開關(guān)M1、參考電壓開關(guān)M2、控制開關(guān)M3、保持開關(guān)M4、輸出電平控制開關(guān)M5、緩沖器Buffer、取樣電容C21和C22。信號電壓開關(guān)M1控制信號電壓的輸入，參考電壓開關(guān)M2控制參考電壓的輸入；控制開關(guān)M3由外部信號檢測單元的輸出電平控制，當(dāng)信號檢測單元檢測前置生物信號放大器有腦電信號輸出時，輸出高電平，控制開關(guān)M3導(dǎo)通，緩沖級輸出器輸出信號，反之控制開關(guān)M3關(guān)閉，緩沖級輸出器無輸出信號。緩沖器Buffer的輸入端連接信號電壓開關(guān)M1和參考電壓開關(guān)M2，緩沖器Buffer的輸出端連接控制開關(guān)M3的左端；保持開關(guān)M4用于將輸出端復(fù)位為固定零電平?？刂崎_關(guān)M3的右端連接取樣電容C21和C22的左極板，電容C21的右極板接地，電容C22的右極板連接保持開關(guān)M4的左端和輸出電平控制開關(guān)M5。本發(fā)明提出的一種相關(guān)雙采樣腦電信號采集讀出方法，基于上述的腦電信號采集讀出電路，具體步驟如下：第一步：由微電極陣列中的每個電極得到原始腦電信號，將原始腦電信號輸入前置生物信號放大器。所述的前置生物信號放大器的高通截止頻率其中，AM表示通帶增益，通過調(diào)節(jié)電阻Req，控制前置生物信號放大器的高通截止頻率fH達到-3dB。第二步：在控制開關(guān)M3導(dǎo)通時，前置生物信號放大器輸出的腦電信號輸入緩沖級輸出器，輸出電平控制開關(guān)M5保持導(dǎo)通，緩沖級輸出器在保持階段，導(dǎo)通信號電壓開關(guān)M1、控制開關(guān)M3和保持開關(guān)M4，斷開參考電壓開關(guān)M2，此時電容C21和C22接地，信號電壓Vsig通過源跟隨器對C21、C22充電，使得C21的左極板和C22左極板的電壓Va變?yōu)樾盘栯妷篤sig，輸出電壓Voutput=0；然后，斷開信號電壓開關(guān)M1，緩沖級輸出器進入取樣階段，取樣開始后，斷開保持開關(guān)M4，再導(dǎo)通參考電壓開關(guān)M2，輸入?yún)⒖茧妷篤ref，電壓Va變?yōu)閂ref，輸出電壓Voutput=Vref-Vsig。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：（1）本發(fā)明的讀出電路及讀出方法中，采用的低噪聲前置生物信號放大器可以很好地抑制由微電極陣列讀出帶來的直流失調(diào)，高頻截止頻率通過可控電阻值調(diào)節(jié)，可以有效覆蓋腦電信號頻率，在更加簡單的結(jié)構(gòu)下實現(xiàn)了低功耗設(shè)計；（2）本發(fā)明的讀出電路及讀出方法中，采用基于相關(guān)雙采樣技術(shù)的緩沖級輸出器，通過外部信號檢測模塊的控制，輸出有效的生物腦電信號，提高了有限的無線傳輸帶寬的利用率，而且實現(xiàn)了更好的噪聲消除，輸出的高信噪比信號可以直接用于接下來的ADC轉(zhuǎn)換；（3）本發(fā)明的相關(guān)雙采樣腦電信號采集讀出電路整體結(jié)構(gòu)簡單，很好地解決了信號輸出過程中噪聲干擾和有效率用無線傳輸帶寬的問題。附圖說明圖1是本發(fā)明提出的腦電信號采集讀出電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(a)是本發(fā)明的前置生物信號放大器的電路原理圖；圖2(b)是本發(fā)明的前置生物信號放大器的等效分析電路原理圖；圖3(a)是本發(fā)明的緩沖級輸出器的電路原理圖；圖3(b)是本發(fā)明的緩沖級輸出器中各個開關(guān)的工作時序圖；圖4(a)是輸入本發(fā)明的腦電信號采集讀出電路的腦電信號的一個實施例示意圖；圖4(b)是對圖4(a)的輸入信號經(jīng)過本發(fā)明的腦電信號采集讀出電路的輸出信號示意圖；圖5是本發(fā)明的緩沖級輸出器的噪聲分析等效電路圖；圖6(a)是不帶相關(guān)雙采樣的Buffer電路的等效輸入噪聲仿真結(jié)果；圖6(b)是本發(fā)明緩沖級輸出器的等效輸入噪聲仿真結(jié)果。具體實施方式為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖進行說明。如圖1所示，本發(fā)明提供相關(guān)雙采樣腦電信號讀出電路主要包括：抑制直流電壓偏移的低噪聲前置生物信號放大器（Preamplifier）1和基于相關(guān)雙采樣技術(shù)的緩沖級輸出器（BufferWithCDS）2。原始的腦電信號（Rawsignal）通過微電極陣列得到，并由低噪聲前置生物信號放大器1放大，通過帶有相關(guān)雙采樣電路的緩沖級輸出器2輸出。本發(fā)明提供的低噪聲前置生物信號放大器1可以很好的抑制由微電極陣列帶來的直流電壓偏移，緩沖級輸出器2由外部控制信號選擇輸入信號段，并通過對輸入的放大生物信號和參考信號的兩次成功采樣相減，達到消除噪聲，輸出高信噪比信號。相對于現(xiàn)有的讀出電路，本發(fā)明設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，輸出有用的腦電信號可以提高無線傳輸帶寬的利用率，具有更好的消除噪聲功能，輸出的高信噪比信號可直接用于接下來的ADC轉(zhuǎn)換。如圖2（a）所示，為前置生物信號放大器1的電路原理圖，運算放大器A1、電容C3和電阻Req構(gòu)成前置生物信號放大器1的前饋通路。電阻Req為由二極管MR1和MR2連接組成的等效電阻。運算放大器A2、電容C1、C2和C4形成放大器1的有源負反饋電路。前置生物信號放大器1的輸入Vin連接微電極陣列的電極，差分輸出分別為Vout+和Vout-。電容C3的一個電極連接輸入Vin，另外一個電極連接運算放大器A1的反向輸入端，在運算放大器A1的反向輸入端和正向輸出端之間串聯(lián)有等效電阻Req，運算放大器A1的正向輸入端接地。在運算放大器A2的反向輸入端和輸出端之間串聯(lián)有電容C2，在運算放大器A2的反向輸入端和運算放大器A1的反向輸出端之間串聯(lián)有電容C1，在運算放大器A2的輸出端和運算放大器A1的反向輸出端之間串聯(lián)有電容C4，運算放大器A2的正向輸入端接地。運算放大器A1的正向輸出端和反向輸出端作為差分輸出Vout+和Vout-。通過對電路鏡像復(fù)制，整個前置生物信號放大器1可以很容易地設(shè)計成全差分結(jié)構(gòu)，從而獲得更高的共模抑制比和電源電壓抑制比。圖2（b）為圖2（a）所示的前置生物信號放大器1的等效分析電路原理圖，微分器F1代表前置生物信號放大器的前饋通路，由A1、C3和Req組成，其傳輸函數(shù)為：F1(s)=-sReqC3，s表示拉普拉斯變化中的變量，代表復(fù)頻；運算放大器A2和電容C1、C2構(gòu)成反向放大器模塊G，其傳輸函數(shù)為：G(s)=-C1/C2，反饋放大器模塊G的輸出作為反饋信號輸入由C4、Req和A1構(gòu)成的微分器F2，F(xiàn)2的傳輸函數(shù)為F2(s)=-sReqC4。由于輸入有源負反饋電路的信號來自于前置生物信號放大器1的反相輸入端，所以在圖2（b）中以一個負增益表示。整個電路有兩個反饋結(jié)構(gòu)套嵌組成。電容C1、C2構(gòu)成內(nèi)層無源反饋，而電容C1、C2和A2一起構(gòu)成了外層有源反饋。整個前置生物信號放大器1的基本原理是：輸入的腦信號通過輸入端Vin進入微分器F1。通過微分器F1的傳輸函數(shù)公式F1(s)=-sReqC3可知，其頻率特性等效為高通濾波器，所以夾雜在輸入信號中的直流失調(diào)將被濾除。但是隨著頻率的升高，微分器響應(yīng)也將會無限增加，從而無法獲得穩(wěn)定的通帶增益。因此，需要有源反饋電路實現(xiàn)對微分器F1傳輸函數(shù)的修正，降低其高頻響應(yīng)，使放大器在信號帶寬范圍獲得恒定的增益。反相放大器G的增益被設(shè)置為小于1，所以前置生物信號放大器1的輸出Vout的信號在被縮小后作為修正信號與原輸出相減，從而降低放大器微分器F1的高頻響應(yīng)。最終整個前置生物信號放大器1的高頻增益實現(xiàn)穩(wěn)定。根據(jù)圖2（b）可以得到在理想條件下前置生物信號放大器1的傳輸函數(shù)為：當(dāng)頻率持續(xù)增加時可以得到前置生物信號放大器1的通帶增益AM將保持恒定，與頻率無關(guān)：由前置生物信號放大器1中的傳輸函數(shù)可知前置生物信號放大器1的-3dB高通截止頻率fH為：由于腦電信號頻率可低至10Hz以下，需要很低的-3dB高通截止頻率。通過公式可知，高通截止頻率和通帶增益、電阻Req和電容C3相關(guān)。通帶增益無法隨意改變，而增大電容C3將會增大電路面積，所以調(diào)節(jié)電阻Req可以最直接有效地控制高通截止頻率。如圖3(a)所示，給出了基于相關(guān)雙采樣下的緩沖級輸出器2的電路原理圖，同時結(jié)合圖3(b)給出的MOS管等效的控制開關(guān)時序圖來說明。圖3(a)所示的緩沖級輸出器2包括：信號電壓開關(guān)M1、參考電壓開關(guān)M2、控制開關(guān)M3、保持開關(guān)M4、輸出電平控制開關(guān)M5、緩沖器Buffer、取樣電容C21和C22。信號電壓開關(guān)M1控制信號電壓的輸入。參考電壓開關(guān)M2控制參考電壓的輸入?？刂崎_關(guān)M3由外部信號檢測單元的輸出電平SL控制，信號檢測單元的輸出電平SL為高電平時，說明有腦電信號（spike）輸出，控制開關(guān)M3導(dǎo)通，緩沖級輸出器2輸出信號，反之控制開關(guān)M3關(guān)閉，緩沖級輸出器2無輸出信號。保持開關(guān)M4用于將輸出端復(fù)位為固定零電平。輸出電平控制開關(guān)M5，在電路工作期間可視為開關(guān)閉合。信號電壓開關(guān)M1、參考電壓開關(guān)M2、控制開關(guān)M3、保持開關(guān)M4和輸出電平控制開關(guān)M5都是MOS管等效開關(guān)。前置生物信號放大器1的輸出作為緩沖級輸出器2的輸入，緩沖級輸出器2的信號輸入端in連接由時鐘信號S1控制的MOS管等效開關(guān)M1的左端，M1右端連接Buffer電路的輸入，參考信號端Vref連接由S2時鐘信號控制的MOS管等效開關(guān)M2的左端，M2右端連接Buffer電路的輸入，Buffer電路的輸出連接由SL時鐘信號控制的MOS管等效開關(guān)M3的左端，M3的右端連接取樣電容C21和C22的左極板，電容C21的右極板接地，電容C22的右極板連接由S3時鐘信號控制的MOS管等效開關(guān)M4的左端和由Sel時鐘信號控制的MOS管等效開關(guān)M5的左端，開關(guān)M4的右端接地，開關(guān)M5的右端為輸出信號端。電容C21和C22同開關(guān)M1、M2共同構(gòu)成了延遲單元。電路主要工作在兩個階段，保持階段和取樣階段。1、保持階段，信號電壓開關(guān)M1導(dǎo)通，參考電壓開關(guān)M2斷開，控制開關(guān)M3導(dǎo)通，M4導(dǎo)通，M5導(dǎo)通，C21、C22電容接地，信號電壓通過源跟隨器對C21、C22充電，使得C21的左極板和C22左極板的電壓Va變?yōu)樾盘栯妷篤sig，即Va=Vsig，圖3（a）中A點處的電壓即為Va，此時輸出端短路到地，輸出電壓為零：Voutput=0，圖3（a）中B點處的電壓即為Voutput；隨后開關(guān)M1斷開，其他開關(guān)不變，保持階段結(jié)束，取樣階段開始?？刂崎_關(guān)的時鐘信號處于高電平時，對應(yīng)的開關(guān)導(dǎo)通，否則斷開。如圖3(b)所示，在保持階段，時鐘信號S1處于高電平，時鐘信號S2處于低電平，時鐘信號S3處于高電平。所述的信號電壓Vsig就是前置生物信號放大器1輸出的腦電信號的電壓。2、取樣階段，保持階段末，信號電壓開關(guān)M1斷開，參考電壓開關(guān)M2斷開，控制開關(guān)M3導(dǎo)通，保持開關(guān)M4導(dǎo)通，輸出電平控制開關(guān)M5導(dǎo)通，隨后，取樣開始，開關(guān)M4斷開，其他開關(guān)不變，此時輸出端懸空，電容C22右極板無電荷流入流出，此時輸出電壓緊跟隨Va電壓變化，之后，開關(guān)M2導(dǎo)通，輸入?yún)⒖茧妷篤ref，此時，Va由電壓Vsig變?yōu)閂ref，同時輸出電壓Voutput=Vref-Vsig；采樣結(jié)束后，開關(guān)M1導(dǎo)通，M2關(guān)閉，M4導(dǎo)通，進入下一個周期，如此循環(huán)。如圖3(b)所示，在取樣階段開始階段，時鐘信號S1處于低電平，時鐘信號S2處于低電平，時鐘信號S3處于高電平；之后，時鐘信號S3變?yōu)榈碗娖?，然后時鐘信號S2變?yōu)楦唠娖?。圖3(b)中T表示一個循環(huán)周期，λ表示采樣階段的時間，也是圖5中所示的延遲時間。如圖4(a)給出了原始的腦電信號，圖4(b)為原始的腦電信號通過本發(fā)明提供的讀出電路后的瞬態(tài)測試結(jié)果，圖中，橫坐標(biāo)表示時間，單位為毫秒，縱坐標(biāo)表示腦電信號的電壓值，圖4(a)的電壓的單位為毫伏（mV），圖4(b)的電壓的單位為伏（V）。由圖中可以看出，采用本發(fā)明方法能夠有效地得到放大的spike腦電信號。如圖5所示，為緩沖級輸出器2的等效噪聲分析圖，假設(shè)緩沖級輸出器2的等效輸入噪聲源為Vin2，則輸入噪聲源Vin2通過緩沖器Buffer電路，得到的信號與經(jīng)由時間λ延遲后的信號相減，得到了輸出信號噪聲Vout2，通過此過程進行緩沖級輸出電路的噪聲分析，設(shè)輸入信號噪聲源Vin2的自相關(guān)函數(shù)為Rin(τ)、功率譜密度為Sin(f)，輸出信號噪聲Vout2的自相關(guān)函數(shù)為Rout(τ)、功率譜密度為Sout(f)，τ表示自相關(guān)函數(shù)的變量，f是功率譜密度函數(shù)的變量，表示頻率。這里假設(shè)緩沖器Buffer電路只有一個輸出極點且在分析頻段以外，由圖5及上述分析過程知：Vout2(t)=Vin2(t)-Vin2(t-λ)（4）對式（4）兩邊求自相關(guān)函數(shù)可得如下：Rout(τ)=2Rin(τ)-Rin(τ-λ)-Rin(τ+λ)（5）其中λ為延遲時間，對式（5）兩邊求傅里葉變換可得到輸入輸出的功率譜密度如下：Sout(f)=2[1-2cos(2πfλ)]Sin(f)=4sin2(2πfλ)Sin(f)（6）如圖6(a)為不帶相關(guān)雙采樣的Buffer電路等效輸入噪聲仿真結(jié)果，圖6(b)為基于相關(guān)雙采樣的緩沖級輸出電路的等效輸入噪聲仿真結(jié)果，其中，橫坐標(biāo)表示頻率，單位為Hz；縱坐標(biāo)為電壓/頻率Hz的開方，單位為V/sqrt(Hz)。從圖6(a)和圖6(b)對比可以看出，在低頻段，圖6(b)中基于相關(guān)雙采樣的緩沖級輸出電路的等效輸入噪聲得到了很好的抑制，圖6(b)中從頻率10kHz附近開始出現(xiàn)震蕩，隨著頻率的增加，等效輸入噪聲出現(xiàn)了邊下降邊震蕩的現(xiàn)象，這是因為在緩沖級輸出電路的等效分析中，延遲時間λ=2.5μs，由式（6）可知，輸出噪聲功率譜密度為輸入噪聲功率譜密度乘以一個所謂的保持因子即4sin2(2πfλ)，當(dāng)頻率相對很小的時候，保持因子的值接近于零，可以推斷輸出噪聲功率譜密度為一個很小的值，隨著頻率的增加，當(dāng)f*λ的值接近于0.25時，保持因子4sin2(2πfλ)逐漸接近于4，隨著頻率的繼續(xù)增加，由于正弦函數(shù)的特性，保持因子開始隨著頻率震蕩增加或者減小，最大值為4，最小值為0，并且震蕩加劇。由以上分析過程可知，輸出功率譜密度在低頻段得到了很好的抑制，隨著頻率逐漸接近于100kHz，輸出功率譜密度開始上升，在100kHz處達到最大值為4Sin(f)，之后開始震蕩，理論分析與仿真結(jié)果相吻合。本發(fā)明提出了一種基于相關(guān)雙采樣技術(shù)下具有噪聲消除的生物腦電信號讀出電路，設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，不僅有效的提高了無線傳輸帶寬的利用率，而且可以更好的抑制電路本身帶來的各種噪聲源，適用于多通道腦電信號的植入式芯片集成。本發(fā)明提出的具有噪聲消除的相關(guān)雙采樣腦電信號采集讀出方法，基于本發(fā)明所提出的腦電信號采集讀出電路，具體步驟如下：第一步：由微電極陣列中的每個電極得到原始腦電信號，將原始腦電信號輸入前置生物信號放大器1；根據(jù)式(1)～(3)可知，通過調(diào)節(jié)電阻Req，控制前置生物信號放大器1的高通截止頻率fH達到-3dB。原始腦電信號不僅包含有電極帶來的直流失調(diào)，且往往包含其他不同電極的干擾信息和大量的背景噪音，信號幅度大約為50-500μV，工作在100mHz-10kHz的頻率范圍內(nèi)，經(jīng)由本發(fā)明提供的低噪聲前置放大器1適當(dāng)放大原始的腦電信號，同時很好地抑制掉直流失調(diào)。第二步：在控制開關(guān)M3導(dǎo)通時，前置生物信號放大器1輸出的腦電信號輸入緩沖級輸出器2，輸出電平控制開關(guān)M5保持導(dǎo)通。緩沖級輸出器2在保持階段，導(dǎo)通信號電壓開關(guān)M1、控制開關(guān)M3和保持開關(guān)M4，斷開參考電壓開關(guān)M2，此時電容C21和C22接地，信號電壓Vsig通過源跟隨器對C21、C22充電，使得C21的左極板和C22左極板的電壓Va變?yōu)樾盘栯妷篤sig，輸出電壓Voutput=0。然后，斷開信號電壓開關(guān)M1，緩沖級輸出器進入取樣階段，取樣開始后，斷開保持開關(guān)M4，再導(dǎo)通參考電壓開關(guān)M2，輸入?yún)⒖茧妷篤ref，電壓Va變?yōu)閂ref，輸出電壓Voutput=Vref-Vsig。由前置生物信號放大器1得到的放大腦電信號幅度適中，其中有用的腦電信號即spike可以很好地由緩沖級輸出器2進行識別，通過外部檢測電路的控制，spike輸入緩沖級電路，并通過開關(guān)M1、M2的斷開和導(dǎo)通對輸入信號和參考信號在一定的時間間隔下兩次成功采樣并相減到達噪聲消除的目的，輸出高信噪比的有用腦電信號。