超低功耗傳感器接口中前置放大器的研究與設計.pdf

1、本文設計的超低功耗接口電路中的前置放大器，采用了全差分電容耦合斬波結構，主要用于對人體生物電勢信號——心電信號(Electrocardiography, ECG)和腦電信號(Electroencephalography, EEG)的監(jiān)測，具有超低功耗、超低噪聲、高共模抑制比等特性。
　　本文完成了性能指標確定，到系統(tǒng)架構分析設計，再到電路模塊的優(yōu)化設計，最后流片和測試驗證的整個設計流程。主要有以下貢獻和創(chuàng)新點:
　　1.根據

2、人體生物電勢信號(ECG/EEG)的信號特征和面臨的各種干擾因素，提出了前置放大器的具體性能指標;
　　2.針對應用環(huán)境和設計指標，提出了全差分電容耦合斬波放大器結構，針對直流偏移電壓消除能力、低功耗和低噪聲性能進行了改進創(chuàng)新;
　　3.對主放大器功耗、噪聲和失調進行了優(yōu)化分析，確定了在功耗受限的情況下性能的主要優(yōu)化方向;
　　4.直流偏移電壓消除環(huán)路的分析與設計，實現了對較大直流差分偏移電壓的消除，并解決了極大的時間

3、常數濾波器的設計和柵漏電等難題;
　　5.二階Gm-C低通濾波器的分析與設計，實現了對紋波和毛刺信號的消除，解決了超大時間常數的實現和面積之間的設計矛盾;
　　6.提出了一種數字紋波抑制環(huán)路，采用數字方式對輸出紋波進行消除，可以有效的降低芯片的功耗、面積和噪聲。
　　芯片采用SMIC0.13μm CMOS工藝流片，電源電壓為1.2 V，芯片面積為0.285 mm2。測試結果顯示，芯片總共消耗電流1.96μA，帶寬為0.