發(fā)布時(shí)間：2022-10-21 11:36

　　近年來(lái),生物醫(yī)學(xué)芯片成為了集成電路領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),而生物電信號(hào)采集模擬前端電路作為生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分,其性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的精確性和有效性。本文通過(guò)分析心電信號(hào)的特征及采集電極的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種具有便攜式、低功耗和低噪聲的心電信號(hào)采集模擬前端電路。本文所設(shè)計(jì)的心電（Electrocardiography,ECG）信號(hào)采集模擬前端電路主要包含儀表放大器、運(yùn)算放大器、右腿驅(qū)動(dòng)放大器和基準(zhǔn)電流源等模塊。儀表放大器采用間接電流反饋式架構(gòu),其核心電路采用差分折疊式共源共柵（cascode）結(jié)構(gòu),輸入對(duì)管采用了互補(bǔ)CMOS輸入對(duì),可實(shí)現(xiàn)軌到軌的共模輸入范圍,同時(shí)提高了電源利用率,并降低了外界噪聲干擾。此外,針對(duì)因采集環(huán)境及采集個(gè)體不同而導(dǎo)致的心電幅值的微小變化,設(shè)計(jì)了一種采用了Sallen-Key拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的運(yùn)算放大器,通過(guò)改變其中的可調(diào)電阻實(shí)現(xiàn)了增益以2.5倍的步進(jìn)均勻可調(diào)。為了進(jìn)一步改善系統(tǒng)的共模抑制比,本文設(shè)計(jì)了具備積分器功能的右腿驅(qū)動(dòng)電路,以及帶溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電流源電路,可為主體放大器電路提供穩(wěn)定的偏置電流�；�0.18μm CMOS工藝對(duì)所提出的心電采集模擬前端電路進(jìn)行... 

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)注釋表
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 主要工作及結(jié)構(gòu)安排
第二章 心電信號(hào)采集電路系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)分析
    2.1 心電信號(hào)概述
        2.1.1 心電信號(hào)的產(chǎn)生
        2.1.2 心電信號(hào)的特征
    2.2 心電信號(hào)采集電極簡(jiǎn)介
        2.2.1 采集電極的種類(lèi)及特征
        2.2.2 電極等效電路模型
    2.3 心電信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)要求
        2.3.1 心電信號(hào)采集面臨的挑戰(zhàn)
        2.3.2 電路設(shè)計(jì)考慮
        2.3.3 電路設(shè)計(jì)指標(biāo)
        2.3.4 電路系統(tǒng)架構(gòu)分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 儀表放大器電路設(shè)計(jì)
    3.1 儀表放大器的基本原理及常見(jiàn)結(jié)構(gòu)
        3.1.1 儀表放大器的基本原理
        3.1.2 儀表放大器的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)
    3.2 儀表放大器的核心電路
        3.2.1 儀表放大器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        3.2.2 儀表放大器的設(shè)計(jì)指標(biāo)
        3.2.3 輸入級(jí)跨導(dǎo)放大器
        3.2.4 增益級(jí)放大器
    3.3 基準(zhǔn)電流源
    3.4 本章小結(jié)
第四章 運(yùn)算放大器及右腿驅(qū)動(dòng)放大器設(shè)計(jì)
    4.1 運(yùn)算放大器的基本原理及常見(jiàn)結(jié)構(gòu)
        4.1.1 運(yùn)算放大器的基本原理
        4.1.2 運(yùn)算放大器的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)
    4.2 運(yùn)算放大器核心電路
        4.2.1 運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)指標(biāo)
        4.2.2 輸入級(jí)設(shè)計(jì)
        4.2.3 軌到軌輸出級(jí)設(shè)計(jì)
        4.2.4 Sallen-Key拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    4.3 右腿驅(qū)動(dòng)放大器
    4.4 本章小結(jié)
第五章 心電信號(hào)采集電路版圖繪制及性能仿真
    5.1 版圖設(shè)計(jì)規(guī)則分析
    5.2 心電信號(hào)采集電路的整體版圖
    5.3 儀表放大器的仿真分析
    5.4 運(yùn)算放大器及右腿驅(qū)動(dòng)放大器仿真分析
        5.4.1 運(yùn)算放大器的仿真分析
        5.4.2 右腿驅(qū)動(dòng)放大器的仿真分析
    5.5 心電信號(hào)采集電路系統(tǒng)仿真分析
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫(xiě)的論文
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專(zhuān)利
附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種低噪聲心電信號(hào)采集模擬前端電路設(shè)計(jì)[J]. 張瑛,耿蕭,李鑫,李澤有.  南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(04)
[2]心電檢測(cè)用織物電極的研究進(jìn)展[J]. 溫東偉,楊昆.  紡織導(dǎo)報(bào). 2018(03)
[3]《中國(guó)心血管病報(bào)告2017》概要[J]. 陳偉偉,高潤(rùn)霖,劉力生,朱曼璐,王文,王擁軍,吳兆蘇,李惠君,顧東風(fēng),楊躍進(jìn),鄭哲,蔣立新,胡盛壽.  中國(guó)循環(huán)雜志. 2018(01)
[4]利用右腿驅(qū)動(dòng)技術(shù)的心電信號(hào)模擬前端設(shè)計(jì)[J]. 楊正,王靜敏,朱樟明,楊銀堂.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[5]集成電路版圖設(shè)計(jì)技巧[J]. 孫麗莉,史小波.  電子世界. 2016(09)
[6]生物醫(yī)用電極制造技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 周偉,劉偉,邱清富,劉瑞亮,蔣樂(lè)倫,宋嶸.  科學(xué)通報(bào). 2015(15)
[7]儀表放大器的構(gòu)建策略淺析[J]. 李研達(dá).  內(nèi)江科技. 2009(04)
[8]一種齊納二極管控制式軌對(duì)軌CMOS運(yùn)算放大器[J]. 程夢(mèng)璋,景為平.  電子器件. 2007(02)
[9]雙運(yùn)放儀表放大器[J]. 劉江,王志欣,孫以材.  半導(dǎo)體技術(shù). 2002(05)

博士論文
[1]小功率型音頻子系統(tǒng)噪聲抑制技術(shù)的研究[D]. 王海時(shí).電子科技大學(xué) 2013

碩士論文
[1]低功耗、高精度、寬共模輸入范圍儀表放大器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 李樂(lè)樂(lè).復(fù)旦大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3695556