医疗电子的发展为人们所受到的精神类疾病困扰提供了解决方式。很多因人体器官上神经受损而导致的功能性障碍疾病,已可通过使用神经刺激器向肌体组织上的神经施加电荷刺激的方式恢复正常运动功能,如脊髓刺激器、深部脑刺激器、心脏起搏器等应用方式。可植入式的神经刺激器是对一些会长时间、易重复发作的神经受损类疾病的有效治疗手段。这类电子仪器内部都需要小型化、低功耗的神经刺激芯片电路作为刺激源,才能使得仪器具有更长的工作寿命。本文对于神经刺激器的研究重点在于设计一款高效的神经刺激芯片电路,电路使用了双模式的输出刺激模式,包括矩形电压输出模式和指数下降型电流输出模式两种。电路结构主要包括移位寄存器、电流模式R-2R型DAC、指数电流产生电路、电流检测电路等多个部分组成。其中移位寄存器是以D触发器作为基本单元进行搭建而成,可以将SPI信号转换为DAC所需的6bit数据编码,以及电流检测电路所需的两位模式选择信号。两个电流模式的6bit R-2R型DAC外接运算放大器作为I/V转换器获得用于刺激人体的电压脉冲输出,同时DAC的电压输出为指数电流脉冲电路的幅度提供控制。另一种输出模式是利用指数函数泰勒级数近似与CMOS晶体管的特性结合的方式所获得的指数电流输出。两种输出模式的选择是以传输门结构形成的单刀双掷开关进行控制,并在输出端串联小电阻用作电流采样并接入电流检测电路结构,实现实时控制刺激强度的效果,电流检测可实现三个挡位的电流检测范围。电流检测电路主要使用缓冲器电路和减法器电路将小电阻上的电压差进行放大输出,获取到可测量的电压输出本论文是以马来西亚Silterra公司提供的180nm工艺库进行电路结构设计的,进行了版图绘制工作和后仿,并已完成流片工作。电路使用了双电源±2V进行供电,R-2R型DAC的参考电压值设定为±1.8V,最低有效位为28.125m V。整体电路可输出幅值范围为-1.8V到1.8V的电压刺激脉冲和强度不超过400μA的指数下降型电流刺激脉冲,电流检测电路的最大检测范围为1m A,检测精度可达到12.5n A。整体电路的工作电流损耗不超过3.2m A。