穿戴式電生理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的超低功耗、低噪聲模擬前端集成電路研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著體域網(wǎng)的迅猛發(fā)展，穿戴式健康護(hù)理系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前集成電路領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。電生理信號(hào)的實(shí)時(shí)采集與監(jiān)測(cè)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究和臨床實(shí)踐中具有重要的意義。本論文的主要工作是對(duì)穿戴式電生理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的模擬前端集成電路進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究了超低功耗、低噪聲設(shè)計(jì)技術(shù)。
　　論文首先研究了基于體域網(wǎng)的穿戴式健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、常見(jiàn)電生理信號(hào)的幅度特性及頻率特性、和常見(jiàn)生物電極及其電路模型;接著，系統(tǒng)地分析了在電生理監(jiān)測(cè)過(guò)程中所遇到的多種噪聲和

2、干擾及其抑制方法;最后，完成了模擬前端集成電路的指標(biāo)定義。
　　論文采用了對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)、模擬前端結(jié)構(gòu)、核心模塊電路、關(guān)鍵元件等層次細(xì)致研究、聯(lián)合優(yōu)化的方法;并研究了載波調(diào)制、雙回路失調(diào)消除等關(guān)鍵技術(shù);從而解決了全集成模擬前端集成電路的設(shè)計(jì)難點(diǎn):低噪聲、高共模抑制比和高輸入阻抗等高性能指標(biāo)。
　　論文完成了一顆可編程的8通道模擬前端芯片的設(shè)計(jì)，并在0.35μm2P4MCMOS工藝下成功流片。測(cè)試結(jié)果表明:模擬前端呈現(xiàn)出帶通特性，

3、低通截止頻率可在122-1130Hz范圍內(nèi)數(shù)字可調(diào);中頻增益可在42-78dB范圍內(nèi)數(shù)字可編程;可抑制的最大電極失調(diào)電壓為54mV;等效輸入噪聲為0.97μVrms(0.5-100Hz);等效輸入阻抗高于1000MΩ@10Hz;共模抑制比為114dB。模擬前端的電源電壓為2.7V，消耗電流為101μA，噪聲能效因子(NEF)為11.3。芯片的噪聲特性、共模抑制比、輸入阻抗等關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際一流水平。此外，采用上述全定制的模擬前端，論文