心電信號采集芯片的模擬前端設(shè)計.pdf

1、近年來，醫(yī)學(xué)的發(fā)展要求醫(yī)療設(shè)備能對突發(fā)疾病進行提早診斷和及時治療，并且實時監(jiān)控患者的健康狀況。為了滿足這一迫切需求，可穿戴式醫(yī)療設(shè)備的研究變得越來越受人們關(guān)注，因為這種設(shè)備允許患者能夠隨時隨地監(jiān)測自己的身體狀態(tài)。半導(dǎo)體技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)的結(jié)合使得生物醫(yī)學(xué)芯片應(yīng)運而生，它不僅為病患和醫(yī)護人員之間提供橋梁，而且很大程度上改善了醫(yī)學(xué)設(shè)備的便攜性和精確性，為可穿戴式醫(yī)療設(shè)備提供優(yōu)良的解決方案。
　　本文通過對心電信號特點及采集環(huán)境的分析，探討

2、了心電信號模擬前端電路的整體要求，研究了優(yōu)化設(shè)計方案后提出了一款低噪聲、低功耗、高輸入阻抗、可調(diào)增益的心電信號采集芯片模擬前端電路。該電路由前置放大器、可調(diào)增益級、第二代電流傳輸結(jié)構(gòu)低通濾波器、右腿驅(qū)動電路、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測電路等核心模塊構(gòu)成，采用SMIC0.18μm工藝進行設(shè)計，電源電壓1.2V，設(shè)計基于電容耦合-交流反饋結(jié)構(gòu)的前置放大器，得到了較好的共模抑制效果，同時采用了全差分反相器輸入運算放大器結(jié)構(gòu)，在保證低噪聲和低功耗的前提下較好

3、的實現(xiàn)了心電信號的采集和放大，前置放大器消耗電流僅為400nA，仿真結(jié)果顯示頻率范圍內(nèi)輸入?yún)⒖荚肼晝H為2.42μV，在此基礎(chǔ)上，本文還在前置放大器環(huán)路中加入了電容正反饋，極大地改善了輸入阻抗，對比未加入正反饋前提高了約100倍，達到了2.4 GΩ，提升了采集信號的強度，根據(jù)心電信號的頻率范圍，設(shè)計帶寬范圍為0.5-150Hz，可有效抑制帶外噪聲，同時電路增益被設(shè)計為可調(diào)節(jié)的，用以滿足芯片對不同采集環(huán)境的適應(yīng)能力，右腿驅(qū)動電路有效地抑制人