高性能、低功耗模擬前端芯片的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、在許多現(xiàn)代高性能數(shù)?；旌想娐分校M前端作為外界微弱的模擬電信號(hào)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的橋梁，在模擬信號(hào)處理方面具有十分重要的地位。無論是復(fù)雜的傳感控制系統(tǒng)，還是作為研究新熱點(diǎn)的低功耗、可穿戴健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)都對(duì)模擬前端的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。同時(shí)滿足低噪聲、低失調(diào)、低功耗、高輸入阻抗和高共模抑制比的模擬前端仍然是模擬集成電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。本論文的主要工作是對(duì)高精度、低噪聲、低功耗的模擬前端集成電路進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。文章設(shè)計(jì)了高速低功耗的通用型儀表放大器

2、以及應(yīng)用于可穿戴健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的生物電信號(hào)采集模擬前端，電路設(shè)計(jì)均采用0.35μm2P4M CMOS工藝。
　　高速低功耗通用型儀表放大器采用多通路斬波穩(wěn)零的電路結(jié)構(gòu)，紋波消除回路突破了傳統(tǒng)型斬波調(diào)制放大器由于輸出級(jí)聯(lián)低通濾波器而導(dǎo)致的輸入信號(hào)帶寬限制。多信號(hào)通路的設(shè)計(jì)補(bǔ)償了紋波消除回路產(chǎn)生的零極點(diǎn)對(duì)，保證放大器具有穩(wěn)定的建立時(shí)間。仿真結(jié)果表明電路靜態(tài)工作電流為265μA，儀表放大器等效輸入噪聲功率譜密度仿真結(jié)果為15.1nV/√H

3、z，單位增益帶寬為3.1MHz，0.5％精度建立時(shí)間為10μs，等效輸入失調(diào)及其紋波小于20μV。
　　生物電信號(hào)采集模擬前端是生物干電極與可穿戴健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的接口電路，其核心模塊包括儀表放大器和可編程放大器。儀表放大器采用斬波調(diào)制的電流反饋型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并且通過紋波消除回路抑制失調(diào)紋波;可編程放大器分為兩級(jí)，可實(shí)現(xiàn)增益、帶寬的數(shù)字可調(diào)。該電路已完成流片和部分指標(biāo)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明:模擬前端呈帶通特性，低通截止頻率150-2100Hz