技术特征：
1.一种可校准的侵入式半导体脑机接口通道电路，其特征在于，所述侵入式半导体脑机接口通道电路包括：多个单通道和基极，每个单通道均包括：电压电流转换单元、振荡器转换单元以及计数单元；所述基极包括：格雷码转二进制单元、相位采样单元、译码单元以及校准单元；所述电压电流转换单元将接收到的脑电信号，转换为对应的电流信号并传输至所述振荡器转换单元；所述振荡器转换单元根据所述电流信号，转换为有对应关系的振荡信号和相位信号；所述计数单元对所述振荡信号进行计数，得到对应的振荡次数；在积分周期结束时，所述格雷码转二进制单元采样所述振荡次数，得到粗量化码值，并将所述粗量化码值传输至所述校准单元；在积分周期结束时，所述相位采样单元采样所述相位信号，以使得所述译码单元对所述相位采样单元的采样结果进行译码，得到细量化码值，并将所述细量化码值传输至所述校准单元；所述校准单元对所述粗量化码值和所述细量化码值进行校准，得到量化结果，所述量化结果表征所述脑电信号的模数转换结果；其中，多个所述单通道对应一个基极，即多个所述单通道中每个单通道得到的振荡次数和相位信号，由一个基极中的格雷码转二进制单元和相位采样单元分别对应采样。2.根据权利要求1所述的侵入式半导体脑机接口通道电路，其特征在于，所述电压电流转换单元包括：高通滤波器、跨导模块；所述高通滤波器接收所述脑电信号，对所述脑电信号进行滤波，得到精准电压信号并传输至所述跨导模块；所述跨导模块对所述精准电压进行转换，转换为对应的电流信号并传输至所述振荡器转换单元。3.根据权利要求2所述的侵入式半导体脑机接口通道电路，其特征在于，所述振荡器转换单元包括：多级双端反相器，所述多级双端反相器组成环振结构；所述多级双端反相器的级数由细量化的位数决定，所述细量化的位数等于所述多级双端反相器的级数；所述多级双端反相器接收所述电流信号，根据所述电流信号产生所述振荡信号，所述电流信号的大小不同，产生的所述振荡信号的频率不同，则对应的振荡次数也不同；所述多级双端反相器接收所述电流信号，根据所述电流信号产生所述相位信号，所述多级双端反相器在振荡过程中，处于不同相位时，每级反相器的两个输出点的电平不同。4.根据权利要求3所述的侵入式半导体脑机接口通道电路，其特征在于，所述多级双端反相器的结构包括：多个与门构成的rs触发器，或者多个或门构成的rs触发器，或者多个单端反相器构成双端反相器；其中，不同结构的多级双端反相器，其每级反相器的各点电平关系不同，所述多个与门构成的rs触发器占空比略大于1/2，所述多个或门构成的rs触发器占空比略小于1/2。5.根据权利要求4所述的侵入式半导体脑机接口通道电路，其特征在于，若所述细量化的位数为4，所述多级双端反相器的结构为所述多个与门构成的rs触发器，则所述多级双端反相器的结构为4个与门构成的rs触发器；
所述4个与门构成的rs触发器，在振荡工作过程中各点之间电平关系为：以a<8:1>表示4个与门的8个输出点的电平，其以16个状态按顺序循环，当电平为高电平时，视其码值为“1”，当电平为低电平时，视其码值为“0”，则a<8:1>按16组码值循环重复，以a<7>为基准，当a<7>振荡一次视为所述振荡器转换单元的一个周期，则一个周期的第一个相位对应的a<1:8>码值为：01010101，第二个码值为：11010101，其余码值以此类推。6.根据权利要求2所述的侵入式半导体脑机接口通道电路，其特征在于，所述跨导模块工作在亚阈值区以减少功耗；所述跨导模块包括：第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第四pmos管、第五pmos管、第一nmos管、第二noms管、第三nmos管，其中，所述第二pmos管、所述第三pmos管、所述第二noms管、所述第三nmos管共体构成小跨导单元；所述第二pmos管的栅极和所述第二nmos管的栅极均接收所述精准电压；所述第二pmos管的源极和所述第三pmos管的源极均与所述第一pmos管的漏极连接；所述第一pmos管的栅极和所述第四pmos管的栅极均接收第一偏置电压；所述第一pmos管的源极和第四pmos管的源极均接收高电平vdd；所述第二pmos管的漏极和所述第二nmos管的漏极均与所述第一nmos管的栅极连接；所述第一nmos管源极的接地；所述第二nmos管的源极和所述第三nmos管的源极均与所述第一nmos管的漏极连接；所述第三pmos管的栅极和所述第三nmos管的栅极均接收参考电压；所述第三pmos管的漏极和所述第三nmos管的漏极输出所述小跨导单元的输出电流，且均与所述第四pmos管的漏极连接；所述第四pmos管的漏极与所述第五pmos管的源极连接；所述第五pmos管的栅极接收第二偏置电压，所述第五pmos管的漏极输出所述电流信号。7.根据权利要求5所述的侵入式半导体脑机接口通道电路，其特征在于，所述计数单元包括：水平位移模块和格雷码计数器；所述水平位移模块提升所述振荡信号的幅值，并将提升幅值后的振荡信号传输至所述格雷码计数器；所述格雷码计数器对提升幅值后的振荡信号进行计数，得到对应的振荡次数；所述格雷码计数器除可输出整数位以外，还可输出1/2位，该输出的1/2位用于所述校准单元的校准过程。8.根据权利要求7所述的侵入式半导体脑机接口通道电路，其特征在于，所述格雷码转二进制单元采样所述振荡次数，落后于所述相位采样单元采样所述相位信号；所述格雷码计数器输出的1/2位为0时，对应余量为0～0.5，即对应第1个相位到第8个相位；所述格雷码计数器输出的1/2位为1时，对应余量为0.5～1，即对应第9个相位到第16个相位；所述格雷码转二进制单元采样所述振荡次数，落后于所述相位采样单元采样所述相位信号，使得所述粗量化码值落后于所述细量化码值，所述格雷码计数器输出的1/2位为1，即所述细量化码值d＜4：1＞为0000～0111时，所述格雷码计数器输出的1/2位为1；所述校准单元基于所述细量化码值中的d＜4＞与所述格雷码计数器输出1/2位是否同
时为1来判决是否发生误码，发生误码时所述粗量化码值加1，反之所述粗量化码值保持不变。9.根据权利要求6所述的侵入式半导体脑机接口通道电路，其特征在于，所述电流信号i
cco
具有如下表达式：δi
c0
＝(gm
p1
+gm
p2
+gm
n1
+gm
n1
)δv
n
＝gm*δv
n
i
cco
＝i
c0
+gm*δv
n
其中，δi
c0
为所述小跨导单元的输出电流，gm
p1
、gm
p2
、gm
n1
、gm
n2
分别为所述第二pmos管、所述第三pmos管、所述第二pmos管、所述第三nmos管的小信号跨导，gm＝gm
p1
+gm
p2
+gm
n1
+gm
n2
，δv
n
为所述精准电压的变化量，i
c0
为偏置电流。10.一种侵入式半导体脑机设备，其特征在于，所述侵入式半导体脑机设备包括如权利要求1-9任一所述的侵入式半导体脑机接口通道电路。
技术总结
本发明提供了一种可校准的侵入式半导体脑机接口通道电路和侵入式半导体脑机设备，涉及集成电路领域。包括：电压电流转换单元将接收到的脑电信号，转换为对应的电流信号并传输至振荡器转换单元；振荡器转换单元根据电流信号，转换为有对应关系的振荡信号和相位信号；计数单元对振荡信号进行计数，得到对应的振荡次数；在积分周期结束时，格雷码转二进制单元采样振荡次数得到粗量化码值，相位采样单元采样相位信号，以使得译码单元对相位采样单元的采样结果进行译码得到细量化码值；校准单元对粗量化码值和细量化码值进行校准得到量化结果。本发明提高侵入式半导体脑机设备模数转换的可靠性，极好的降低侵入式半导体脑机设备像素面积和功耗消耗。素面积和功耗消耗。素面积和功耗消耗。
技术研发人员：邱伟雄 鲁文高 周烨 张雅聪 卓毅 陈中建
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：2022.07.04
技术公布日：2022/9/23