一种人工耳蜗系统专用植入刺激芯片设计

３ 芯片版图实现

植入刺激电路为一数模混合电路，０?３５μｍ工艺流片，芯片总面积为９ ｍｍ２，数字模块、高压模块、常压模块均单独供电，共使用７７ 个ＰＡＤ （３７个高压ＰＡＤ，４０ 个常压ＰＡＤ）。为保证能够测量各个组成电路的性能，各个模块间除了必要的连接外均相互独立，并且各个模块都有独立的测试ＰＡＤ，具体版图如图７ 所示。



图７ 版图实现

４ 测试结果

因为电路的ＰＡＤ 数目比较多，同时各个模块都留有单独的测试ＰＡＤ，所以首先单独封装测试了各个组成模块的性能，然后在此基础上进行了完整功能的测试。带隙基准源电路输出稳定的１?２２２ Ｖ电压，基准的平均偏差（５ 片）为０?０８２％，片间偏差最大为０?８２％，电压调整率为１?８３８ ｍＶ ／ Ｖ。数字控制模块、数模转换电路、压控电流源均正常工作，芯片整体工作正常，图５ 中电阻Ｒ 上的电压测试波形变化如图８ 所示，刺激脉宽为５０μｓ，在电极间负载为１ ５００ Ω时最大输出刺激电流为２ ｍＡ，每通道刺激频率最高可达９３０ 脉冲／ ｓ。



图８ 测试电极上电压输出

６ 结论

本文设计了一种专用于１６ 通道、电流脉冲刺激方式的人工耳蜗体内刺激电路，通过测试表明该芯片的各个组成部分均可以正常工作，指标满足设计的要求。该芯片可以产生１６ 通道的双相刺激电流，电流大小２μＡ～ ２ ｍＡ 分１ ０２４ 级可调，无电流刺激时电极通过开关ＥＬＩｄｌｅ 短接以泄放电极上的不平衡电荷，提高刺激的安全性。同时芯片具有一定的数据检错能力，当数据奇偶校验错误时，会放弃当前接受到的数据，继续进行下一帧数据的处理。