뉴런 신호 자극을 위한 8비트 전류 구동형 DAC

Design of 8bit current steering DAC for stimulating neuron signal

본 논문에서는 8비트 전류 구동형 DAC를 설계하여 뉴런 신호를 자극하기 위한 전류자극기로 활용하였다. 제안하는 회로는 10KS/s의 샘플링 주파수와 3.3V의 구동전압을 가지며, 0.35um Magna Chip CMOS 공정을 이용하여 설계하였고 Full-Custom 방식의 레이아웃을 수행하였다. 글리치 잡음을 줄이고 해상도를 높이기 위해 상위 3비트의 온도계 코드 디코더 입력과, 하위 5비트의 이진 입력의 혼합된 구조를 적용하였다. 이로 인해 글리치 에너지는 이진 입력으로만 구성된 DAC에 비해 $10nV{\bullet}sec$ 감소하였다. 또한 LSB전류가 $0.8{\mu}m$로 작기 때문에 저전력 전류 자극기로 활용될 수 있다. 제안된 전류 자극기는 MCU와 연결하여 바이패이즈 신호를 형성 할 수 있으며, 신호의 주기와 진폭을 MCU코드를 변경하며 조절할 수 있다. 측정결과 INL은 +0.56/-0.38 LSB이고 DNL은 +0.3/-0.4 LSB로서 우수한 선형성을 나타내었고 소모전력은 6.6mW로 측정되었다.

In this paper design a 8 bit Current Steering D/A Converter for stimulating neuron signal. Proposed circuit in paper shows the conversion rate of 10KS/s and the power supply of 3.3V with 0.35um Magna chip CMOS process using full custom layout design. It employes segmented structure which consists of 3bit thermometer decoders and 5bit binary decoder for decreasing glitch noise and increasing resolution. So glitch energy is down by $10nV{\bullet}sec$ rather than binary weighted type DAC. And it makes use of low power current stimulator because of low LSB current. And it can make biphasic signal by connecting with Micro Controller Unit which controls period and amplitude of signal. As result of measurement INL is +0.56/-0.38 LSB and DNL is +0.3/-0.4 LSB. It shows great linearity. Power dissipation is 6mW.