非对称模块化脉冲合成器：一种用于经颅磁刺激以实现神经激活选择性的高功率高分辨率电子学解决方案

无创脑刺激可以激活大脑中的神经元，但需要兆伏安级别的极高功率和千赫兹范围高频率的功率电子设备。振荡器电路只能提供一种或极少数脉冲形状，而模块化功率电子设备首次解决了这一长期存在的问题，并实现了基于软件的任意刺激时间形状设计。然而，合成具有高输出质量的任意刺激需要大量的模块。具有少量模块和脉宽调制的系统可能会在高度感性的线圈中产生看似平滑的电流形状，但神经元的刺激效果取决于电场，而电场会变成一连串的超短矩形脉冲。我们提出了一种替代解决方案，通过实现高功率宽带电压不对称性，以更少的模块实现高分辨率脉冲整形。我们的系统并非采用相等的电压步长，而是策略性地为每个模块分配不同的电压，以实现近乎指数级的分辨率提升。与先前设计相比，我们的实验原型取得了更好的输出质量，尽管它仅使用了一半数量的模块。