脈搏和血氧飽和度傳感器芯片的研究.pdf

1、隨著半導體技術和現(xiàn)代傳感技術的迅速發(fā)展及廣泛應用，醫(yī)療檢測設備也越來越微型化、集成化及智能化。因此利用半導體技術來研究一種脈搏和血氧飽和度的測量電路極為重要。本文把測量系統(tǒng)電路集成到芯片上，能夠降低測量系統(tǒng)的噪聲、功耗和體積，滿足便攜式醫(yī)療設備的要求。
　　采用UMC0.18μm的CMOS標準工藝設計一種脈搏和血氧飽和度傳感器芯片，芯片內(nèi)部電路包括兩個模塊:脈搏血氧測量電路和流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Pipelined Analog to

2、 digital converter,Pipelined ADC)。本文首先了介紹朗伯-比爾定律(Lambert-Beer)，重點分析了反射式血氧飽和度的測量原理，得到了設計芯片電路的理論模型。然后設計脈搏和血氧飽和度傳感器芯片電路。脈搏血氧測量電路主要包括前置放大電路、抑制基漂電路、帶通濾波電路和二級放大電路，并依次對各個子電路的性能指標進行仿真。12位Pipelined ADC的關鍵電路的設計，主要包括采樣開關電路，高速比較器，電壓

3、基準源，乘法模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Multiplicative analog to digital converter,MDAC)單元和數(shù)字校準電路。最后分別對兩個模塊電路進行仿真，并且設計芯片版圖。
　　在1.8V的工作電壓下，測量電路在帶寬(6.5Hz～8.5kHz)范圍內(nèi)的系統(tǒng)增益為63dB，等效輸入積分噪聲為22.326μV，功耗為42.7mW。這樣可有效減小測量系統(tǒng)的噪聲，降低和抑制帶外噪聲，且能減小測量系統(tǒng)整體面積，適合對微弱幅