植入式神經介面硬體

低雜訊神經放大器

低雜訊放大器是第一級主動電路,任務是把微伏等級的訊號——胞外棘波數十 µV、LFP 僅個位數 µV——提升到高於電晶體本身的熱雜訊與閃爍雜訊之上,同時抑制可能比訊號大上千倍的電極直流偏壓。經典拓撲是電容耦合搭配電阻回授的偽電阻(Harrison 放大器):中頻增益由電容比決定(通常約 40 dB),次赫茲的高通轉角由極大的偽電阻決定,低通則在棘波帶之上、數 kHz 附近滾降。

其主導限制是輸入電晶體的熱雜訊底線,其輸入端等效雜訊僅隨跨導的平方根倒數下降,而跨導又隨偏壓電流上升。因此把輸入雜訊減半約需四倍電流——這正是雜訊效率因子所形式化的取捨。閃爍(1/f)雜訊在 LFP 所在的低頻主導,須以大尺寸輸入元件、斬波或自動歸零對抗。

下游所有級皆繼承此級的雜訊,因此 LNA 決定了整條通道可達的訊雜比。在千通道植入體中,其每通道電流乘上全部通道,往往是功率(因而是熱)預算中最大的單一貢獻者。

又称
LNAneural preamplifierHarrison amplifier低雜訊放大器