4 大学地区医院中心,CMRR,F-54511 Vandœuvre-lès-Nancy,法国 通讯作者:Giovanny Arbelaez,arbelaez5@univ-lorraine.fr 关键词:沉浸式环境 – 生理设备 – 虚拟现实 – 文献综述 摘要 沉浸式虚拟环境可以在早期创新阶段支持共同设计过程。为了将这些技术用作支持工具,研究人员和设计人员需要更好地了解用户在这些环境中的行为和体验。虽然现有文献大多建议使用问卷等自我报告评估来评估沉浸式体验,但一些替代方案建议使用生理数据。从这个意义上说,生物特征和生理测量可以作为研究人类在沉浸式虚拟环境中的行为和表现的有用指标,以强调生理数据监测可以为理解用户体验带来什么。本文基于对从主要书目数据库中检索到的 1850 篇论文的分析,旨在对有关在沉浸式环境中使用生物特征评估人类行为交互的科学文献进行系统性回顾。通过这篇回顾,介绍并讨论了这些技术的不同用途及其作为评估沉浸式环境中用户体验的工具的前景。
教学大纲: 1. 模拟构建模块 1.1 简单电流镜;由于厄利效应和非理想性引起的问题;威尔逊和维德拉镜;使用镜子作为有源负载。 1.2 差分放大器 (DA) 级;使用半电路模型、共模和差模增益进行分析;共模抑制比 (CMRR)。 1.3 输出级;A 类、B 类和 AB 类输出级;效率;谐波失真。 2. 运算放大器设计 2.1 典型的运算放大器电路:输入差分级、CE 增益级和输出级;内部电路设计的细节:有源负载、电平转换、电流源。 2.2 非理想性:直流失调、输入偏置电流(导致失调);有限输入阻抗等。 2.3 斜率限制;增益带宽积;稳定性设计;单位增益反馈的概念;相位裕度;低频极点的设计以及使用米勒效应进行内部补偿。 3 反馈电路和振荡器 3.1 一般反馈配置;基本放大器增益、环路增益和闭环(总)增益。 3.2 反馈对增益、频率响应、失真、输入和输出阻抗的影响。 3.3 反馈电路配置:并联-串联、并联-并联、串联-并联和串联-串联反馈;稳定性分析;相位裕度
研究中心和记忆诊所,FundacióAce,catalàdeneurociènciescataluncional de catalunya-barcelona,Centro de evestro de eN Network enfermedMedades Neurodegenerades neurodegenerates newurodegenerativas(Ciberned)斯德哥尔摩,瑞典和与年龄相关的医学中心的Arolinska Institutet,Stavanger大学医院,Stavanger,挪威,放射科,Stavanger大学医院,Stavanger,Norway,Karolinska Institutet和Hadiology Scorpholm,Swedenen Hersire ette ette ette ette et BiologieMéléculaire,ET CNR,Laboratoire de Neurosciences Cognitives ET适应性(LNCA),UMR神经科学局认知局和适应性,2364医学院和摩托车大学医院意大利l神经科学和临床科学与CESI系,智利大学,智利,智利,大学医学中心,卢布尔雅那大学医学院,卢布尔雅那大学,斯洛文尼亚n n n neurotimaging Slovenia n Neuroutimaging Neurotimaging Social for Neuromaging Science Science of Psychia and neurosology of Psychia and neurosologe of Cherity,King o o neuromibange neuroimimaging圣诞老人。生物医学研究所 (IIB-Sant Pau)、神经退行性变性研究中心 (CIBERNED)、西班牙巴塞罗那 p 斯特拉斯堡大学医院、CMRR(资源和研究中心)、日间医院、极地研究、UMRIC 77 和 FMTS(斯特拉斯堡医学翻译联合会)、IMIS/Neurocrypto 团队、法国斯特拉斯堡 q 伦敦国王学院精神病学、心理学和神经科学研究所、英国伦敦
摘要 — 现代神经调节系统通常提供大量的记录和刺激通道,这降低了每个通道的可用功率和面积预算。为了在面积限制越来越严格的情况下保持必要的输入参考噪声性能,斩波神经前端通常是首选方式,因为斩波稳定可以同时改善(1/f)噪声和面积消耗。现有技术中,通过基于输入电压缓冲器的阻抗增强器解决了输入阻抗大幅降低的问题。这些缓冲器对大型输入电容器进行预充电,减少从电极吸取的电荷并有效提高输入阻抗。这些缓冲器上的偏移直接转化为电荷转移到电极,这会加速电极老化。为了解决这个问题,提出了一种具有超低时间平均偏移的电压缓冲器,它通过定期重新配置来消除偏移,从而最大限度地减少意外的电荷转移。本文详细介绍了背景和电路设计,并介绍了在 180 nm HV CMOS 工艺中实现的原型的测量结果。测量结果证实,发生了与信号无关的缓冲器偏移引起的电荷转移,并且可以通过所提出的缓冲器重新配置来缓解这种电荷转移,而不会对输入阻抗增强器的操作产生不利影响。所提出的神经记录器前端实现了最先进的性能,面积消耗为 0.036 mm2,输入参考噪声为 1.32 µV rms(1 Hz 至 200 Hz)和 3.36 µV rms(0.2 kHz 至 10 kHz),功耗为 13.7 µW(1.8 V 电源),以及 50 Hz 时的 CMRR 和 PSRR ≥ 83 dB。
为了实现连续的移动健康监测,可穿戴传感器需要以轻巧、不显眼的包装提供与临床设备相当的性能。这项工作提出了一个完整的多功能无线电生理数据采集系统 (weDAQ),该系统已证明可用于耳内脑电图 (EEG) 和其他身体电生理学,使用由标准印刷电路板 (PCB) 制成的用户通用干接触电极。每个 weDAQ 设备提供 16 个记录通道、驱动右腿 (DRL)、3 轴加速度计、本地数据存储和可适应的数据传输模式。weDAQ 无线接口支持部署体域网络 (BAN),该网络能够通过 802.11n WiFi 协议同时聚合多个可穿戴设备上的各种生物信号流。每个通道可解析超过 5 个数量级的生物电位,噪声水平为 0.52 μV rms,带宽为 1000 Hz,峰值 SNDR 为 119 dB,CMRR 为 111 dB(2 ksps 时)。该设备利用带内阻抗扫描和输入多路复用器,动态选择良好的皮肤接触电极作为参考和传感通道。从受试者进行的耳内和前额 EEG 测量捕捉到了大脑 alpha 活动的调制、眼电图 (EOG) 特征性眼球运动以及下颌肌肉的肌电图 (EMG)。在休息和锻炼期间,在自然办公环境中对多个自由移动的受试者进行了同时的 ECG 和 EMG 测量。所展示的开源 weDAQ 平台和可扩展 PCB 电极的小尺寸、性能和可配置性旨在为生物传感界提供更大的实验灵活性,并降低新健康监测研究的进入门槛。
注释 1 V A 和 V B 表示检测到的正弦波的平均偏差 (MAD)。注意,为了使此传递函数线性表示正位移,LVDT 的 V A 和 V B 之和必须与行程长度保持不变。请参见“工作原理”。另请参见图 7 和图 12 中的 R2。 2 从 T MIN 到 T MAX ,仅由 AD598 引起的总误差由增益误差、增益漂移和失调漂移相结合决定。例如,AD598AD 从 T MIN 到 T MAX 的最坏情况总误差计算如下:总误差 = +25 ° C 时的增益误差(± 1% 满量程)+ –40 ° C 至 +25 ° C 之间的增益漂移(FS 的 50 ppm/ ° C × +65 ° C)+ –40 ° C 至 +25 ° C 之间的失调漂移(FS 的 50 ppm/ ° C × +65 ° C)= ± 1.65% 满量程。请注意,满量程的 1000 ppm 等于满量程的 0.1%。满量程定义为最大正输出和最大负输出之间的电压差。3 仅 AD598 的非线性,以满量程的 ppm 为单位。非线性定义为 AD598 输出电压与直线的最大测量偏差。直线由产生的最大满量程负电压与产生的最大满量程正电压连接而成。4 参见传递函数。5 该偏移指的是 (V A –V B )/(V A +V B ) 输入,跨越满量程范围 ± 1。[要使 (V A –V B )/(V A +V B ) 等于 +1,V B 必须等于零伏;相应地,要使 (V A –V B )/(V A +V B ) 等于
单元 1:放大器 16 小时 多级放大器:多级放大器的需求和使用、总增益、级联与共源共栅。RC 耦合放大器。达林顿放大器 - 电路、电流增益、Zi、Zo、优点。功率放大器:电压与功率放大器、功率放大器的需求、分类 A 类、C 类(仅提及)B 类:推挽放大器、工作、效率(推导)、交叉失真、谐波失真、互补对称(无变压器)。比较。调谐放大器:需要单调谐和双调谐、工作、频率响应曲线、优点和缺点、耦合说明。JFET - 类型 - p 沟道和 n 沟道、工作和 IV 特性 - n 沟道 JFET、参数及其关系、BJT 和 JFET 的比较。共源放大器、MOSFET:E&D、MOSFET – n 沟道和 p 沟道、构造、工作、符号、偏置、漏极和传输特性、CMOS 逻辑、CMOS 反相器 - 电路、工作和特性。单元 2:反馈放大器和振荡器 10 小时反馈:反馈类型正反馈和负反馈、框图、反馈对 Av、BW、Zi 和 Zo 的影响(仅适用于电压串联反馈放大器电路)。振荡器的需求;正反馈、储能电路 – 振荡、谐振频率。巴克豪森振荡准则、LC 调谐振荡器 - Colpitts 和 Hartley 振荡器、振荡频率(无推导)、最小增益、优点和缺点、RC 振荡器 - 相移和 Wein 桥振荡器(无推导)、频率和最小增益、晶体振荡器、压电效应、等效电路、串联和并联谐振电路、Q 因子。非正弦振荡器:非稳态多谐振荡器,工作波形,频率公式(仅提及),单稳态多谐振荡器,双稳态多谐振荡器(触发器概念)。 单元 3:集成电路 04 小时 IC555 框图和引脚图。 IC555 应用 - 非稳态(推导)和单稳态多谐振荡器,压控振荡器。 施密特触发器。 IC 稳压器:LM317,IC78XX,79XX 系列(框图) 单元 4:运算放大器(Op-Amp) - 理论与应用 11 小时 Op-Amp 框图,引脚图 IC741,规格,理想和实际运算放大器参数的特性 - 输入偏置电流,输入失调电压,输出失调电压,CMRR,斜率 SVRR,失调零,开环运算放大器限制,闭环运算放大器。负串联反馈放大器的框图,反相和非反相反馈电路,增益,R if ,R of 。虚拟接地,单位增益带宽积。应用:加法器 - 反相和非反相,减法器,比例变换器,缓冲器,积分器,微分器(理想和实用)。比较器,过零检测器,有源滤波器 - 巴特沃斯一阶低通、高通、带通、带阻、全通滤波器。二阶滤波器(仅提及)。自学:04 小时 IC 制造技术。推荐教科书 1、运算放大器和线性电路,Ramakanth Gayakwad PHI,第 5 版,2015 年。2. 应用电子学教科书,RS Sedha