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En la última década se registra a nivel mundial un crecimiento importante de las investigaciones y potenciales aplicaciones de circuitos electrónicos que interactúen con el sistema nervioso tanto con fines de investigación en neurociencias, como con fines médicos u otros. Los desafíos técnicos más importantes que plantea el procesamiento de las señales neurales involucradas son: observar un número alto de canales, tener ultra bajo consumo, alcanzar muy bajos niveles de ruido, integrar altas constantes de tiempo en áreas razonables, tener alto CMRR y bloquear niveles de continua en la entrada mucho mayores a los niveles de señal.

La presente tesis consistió en el diseño de un front-end para la adquisición de señales neurales en un circuito integrado. El front-end se dividió en tres etapas: un preamplificador de bajo ruido, un filtro programable y un filtro con alto rango lineal. El preamplificador se implementó hasta el nivel físico y se envió a fabricar. El resto de las etapas se implementaron y caracterizaron a nivel de esquemático. Se utilizó el proceso C5 0.5 um de ON-Semiconductor. La ganancia del front-end es programable entre 57-99dB, y su frecuencia de corte superior entre 0,1-5,2kHz. El máximo consumo del front-end es 11,2uA y su máximo ruido equivalente a la entrada es 1,87uVrms.

Se obtuvo una solución que alcanza, y en algún aspecto supera, el estado del arte en el tema, realizando aportes novedosos. Para las tres etapas se utilizó una arquitectura de tipo Gm-C formulada para preamplificadores neurales. En el marco de esta tesis se caracterizó esa arquitectura y se extendió su uso a filtros, mostrando su generalidad y versatilidad. Se obtuvieron resultados analíticos que permiten diseñar circuitos basados en esta arquitectura fácilmente a partir de especificaciones y se exploraron técnicas para programar su ganancia y su frecuencia de corte de superior. De mantenerse las características simuladas en el circuito fabricado, el front-end configurado para tener máxima ganancia y máxima frecuencia de corte superior presenta características que superan a todos los circuitos reportados a la fecha desde el punto de vista de la ganancia, igualando los mejores compromisos ruido-consumo y manteniendo una buena performance en las otras características. Por otra parte, se propusieron mejoras a la arquitectura, y se implementaron en el preamplificador, que permitieron bajar su consumo, su ruido y extender su ancho de banda. De mantenerse las características simuladas, el preamplificador superaría a todos los circuitos reportados a la fecha, desde el punto de vista del consumo y el ruido para barrer el rango 0,1Hz-10kHz.