生物醫(yī)學(xué)用UWB發(fā)射機(jī)前端芯片的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著人們對(duì)自身健康的進(jìn)一步關(guān)注以及醫(yī)護(hù)人員渴望使用更先進(jìn)的醫(yī)護(hù)技術(shù),生物醫(yī)學(xué)用電子設(shè)備成為了熱門(mén)研究對(duì)象。IR-UWB發(fā)射機(jī)以其超寬帶技術(shù)的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功耗較低等優(yōu)點(diǎn)成為了低功耗、小體積生物醫(yī)學(xué)用電子設(shè)備中無(wú)線高速傳輸模塊的首選。其既可高速、高能效地將從攜帶體上采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給醫(yī)生或者研究者,又可滿(mǎn)足這一類(lèi)電子設(shè)備對(duì)體積和功耗的嚴(yán)苛要求。
　　根據(jù)以上分析,本文采用0.18μm CMOS工藝完成了兩種IR-UWB發(fā)射機(jī)的電路

2、設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、后仿真分析以及流片測(cè)試。發(fā)射機(jī)電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中采用了協(xié)同設(shè)計(jì)的方法,既保證發(fā)射機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)必需功能,又簡(jiǎn)化了發(fā)射機(jī)的電路結(jié)構(gòu)。
　　其中一種為超低功耗頻譜可調(diào)IR-UWB發(fā)射機(jī),該發(fā)射機(jī)采用OOK調(diào)制,工作頻段為3~5 GHz,其輸出脈沖信號(hào)的幅度可以通過(guò)控制電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。利用節(jié)能開(kāi)關(guān)與驅(qū)動(dòng)放大器協(xié)同設(shè)計(jì)的方法,簡(jiǎn)化了發(fā)射機(jī)的電路,降低了系統(tǒng)功耗。該發(fā)射機(jī)芯片的核心面積為340×280μm2,實(shí)際測(cè)試結(jié)果顯示,該發(fā)射

3、機(jī)已實(shí)現(xiàn)以上所述功能,最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)500 Mbps,當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)輸入時(shí),功耗僅為10 nW。
　　另一種為低電壓全數(shù)字頻段可變 IR-UWB發(fā)射機(jī)。該發(fā)射機(jī)采用了調(diào)制電路與脈沖發(fā)生器協(xié)同設(shè)計(jì)的方法,使脈沖信號(hào)產(chǎn)生與數(shù)據(jù)信息調(diào)制同時(shí)進(jìn)行,有效簡(jiǎn)化了發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)電路,而且只需通過(guò)調(diào)節(jié)延遲時(shí)間來(lái)改變脈沖信號(hào)的寬度,即可使該發(fā)射機(jī)工作于3~5 GHz或者6~10 GHz頻段。該發(fā)射機(jī)電路主要由MOS管構(gòu)成,因此版圖面積非常小,核心面