自從生物電學(xué)說建立以來,生物電信號已經(jīng)成為了醫(yī)療監(jiān)護與診斷的重要手段。而隨著人口老齡化日益嚴重,傳統(tǒng)的生物電信號采集設(shè)備已無法滿足日常實時便攜的監(jiān)測需求,因此便攜式采集設(shè)備成為了未來醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。作為便攜式設(shè)備中采集電極與后續(xù)電路的接口電路,模擬采集前端的性能決定著信號采集的質(zhì)量。因此,生物電信號采集前端需要解決低噪聲、低功耗、高輸入阻抗、高共模抑制比等諸多挑戰(zhàn)。本課題研究的主要內(nèi)容是一款用于多種生物電信號的采集芯片的設(shè)計。首先,本文對生物電信號模擬采集前端進行了大量的調(diào)研,并結(jié)合生物電信號的特征,確定了電路的性能指標和電路架構(gòu)。然后,本文對開環(huán)斬波穩(wěn)定放大器的各個子模塊進行了分析與設(shè)計,包括斬波調(diào)制器、虛擬電阻、跨導(dǎo)放大器以及阻抗提升回路。相較于現(xiàn)有研究,本文主要的創(chuàng)新點有:第一,放大器采用了開環(huán)全局斬波調(diào)制,有效地抑制了放大器整體的噪聲與器件失配;第二,跨導(dǎo)放大器中采用了偽浮柵以實現(xiàn)輸出級推挽式工作模式,增加輸出級驅(qū)動能力;第三,放大器中加入阻抗提升回路以抑制斬波調(diào)制對于輸入阻抗的影響,提高信號采集質(zhì)量。本芯片在XFAB 0.35μm CMOS工藝下進行版圖設(shè)計并流片。經(jīng)... 

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與研究意義
        1.1.1 常見生物電信號簡介
        1.1.2 生物電信號模擬采集前端研究意義
    1.2 生物電信號模擬采集前端研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)與章節(jié)安排
第二章 生物電信號模擬采集前端架構(gòu)對比分析
    2.1 信號采集干擾源分析與設(shè)計指標確定
        2.1.1 采集電極的影響
        2.1.2 電源線工頻干擾的影響
        2.1.3 前端采集放大器設(shè)計指標的確定
    2.2 常用采集前端架構(gòu)介紹對比
        2.2.1 直流耦合放大器架構(gòu)
        2.2.2 交流耦合放大器架構(gòu)
        2.2.3 自動調(diào)零放大器架構(gòu)
        2.2.4 斬波穩(wěn)定放大器架構(gòu)
        2.2.5 架構(gòu)的對比與選取
    2.3 本章小結(jié)
第三章 斬波穩(wěn)定放大器分析與設(shè)計
    3.1 斬波穩(wěn)定技術(shù)介紹與分析
        3.1.1 斬波穩(wěn)定技術(shù)的基本理論
        3.1.2 斬波技術(shù)對于放大器干擾源的影響
        3.1.3 斬波調(diào)制器位置的選擇
    3.2 斬波穩(wěn)定技術(shù)的不足與解決方案
        3.2.1 殘余失調(diào)電壓的影響
        3.2.2 高頻紋波的影響
        3.2.3 斬波對輸入電容的影響
    3.3 本文采用的斬波穩(wěn)定放大器結(jié)構(gòu)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 開環(huán)斬波放大器的分析與設(shè)計
    4.1 斬波調(diào)制器的分析與設(shè)計
    4.2 虛擬電阻的分析與設(shè)計
    4.3 跨導(dǎo)放大器的分析與設(shè)計
        4.3.1 跨導(dǎo)放大器整體介紹
        4.3.2 跨導(dǎo)放大器噪聲分析與斬波頻率的確定
        4.3.3 亞閾值區(qū)電路的設(shè)計方法
        4.3.4 跨導(dǎo)放大器的具體設(shè)計
    4.4 阻抗提升回路的分析與設(shè)計
    4.5 開環(huán)斬波穩(wěn)定放大器前仿結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
第五章 芯片版圖設(shè)計、測試與電路改進
    5.1 芯片版圖設(shè)計
    5.2 芯片后仿結(jié)果
    5.3 芯片測試與結(jié)果分析
    5.4 斬波穩(wěn)定放大器的改進
        5.4.1 虛擬電阻的改進
        5.4.2 跨導(dǎo)放大器的改進
        5.4.3 版圖設(shè)計與仿真結(jié)果
    5.5 電路性能參數(shù)比較
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要工作與創(chuàng)新點
    6.2 不足與展望
    6.3 本章小結(jié)
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號：3688988