当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

脉搏和血氧饱和度传感器芯片的研究

发布时间:2018-07-09 17:05

  本文选题:测量电路 + 低噪声 ; 参考:《天津工业大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着半导体技术和现代传感技术的迅速发展及广泛应用,医疗检测设备也越来越微型化、集成化及智能化。因此利用半导体技术来研究一种脉搏和血氧饱和度的测量电路极为重要。本文把测量系统电路集成到芯片上,能够降低测量系统的噪声、功耗和体积,满足便携式医疗设备的要求。采用UMC 0.18μm的CMOS标准工艺设计一种脉搏和血氧饱和度传感器芯片,芯片内部电路包括两个模块:脉搏血氧测量电路和流水线模数转换器(Pipelined Analog to digital converter,Pipelined ADC)。本文首先了介绍朗伯-比尔定律(Lambert-Beer),重点分析了反射式血氧饱和度的测量原理,得到了设计芯片电路的理论模型。然后设计脉搏和血氧饱和度传感器芯片电路。脉搏血氧测量电路主要包括前置放大电路、抑制基漂电路、带通滤波电路和二级放大电路,并依次对各个子电路的性能指标进行仿真。12位Pipelined ADC的关键电路的设计,主要包括采样开关电路,高速比较器,电压基准源,乘法模数转换器(Multiplicative analog to digital converter,MDAC)单元和数字校准电路。最后分别对两个模块电路进行仿真,并且设计芯片版图。在1.8V的工作电压下,测量电路在带宽(6.5Hz~8.5kHz)范围内的系统增益为63dB,等效输入积分噪声为22.326μV,功耗为42.7mW。这样可有效减小测量系统的噪声,降低和抑制带外噪声,且能减小测量系统整体面积,适合对微弱幅度的生物医学信号的处理。Pipelined ADC的分辨率为12位,采样速率为1MHz,在 9.303kHz 的输入正弦信号下,SNR 为 68.2016dB、SNDR 为 61.7818dB、SFDR为 64.2785dB,ENOB=10.9bit。
[Abstract]:With the rapid development and wide application of semiconductor technology and modern sensing technology, medical detection equipment is becoming more and more miniaturized, integrated and intelligent. Therefore, it is very important to use semiconductor technology to study a pulse and oxygen saturation measurement circuit. In this paper, the measurement system circuit is integrated into the chip, which can reduce the noise, power consumption and volume of the measurement system, and meet the requirements of portable medical equipment. A pulse and oxygen saturation sensor chip is designed using UMC-0.18 渭 m CMOS standard process. The internal circuit of the chip consists of two modules: pulse oxygen measurement circuit and pipelined Analog to digital convertor pipelined ADC. In this paper, Lambert-Beer 's law is introduced, and the measuring principle of reflective oxygen saturation is analyzed, and the theoretical model of chip circuit design is obtained. Then the pulse and oxygen saturation sensor chip circuit is designed. Pulse oxygen measurement circuit mainly includes preamplifier circuit, suppression base drift circuit, band-pass filter circuit and two-stage amplifier circuit. The key circuits of each sub-circuit are simulated by simulation .12-bit pipelined ADC in turn. It mainly includes sampling switch circuit, high speed comparator, voltage reference source, multiplicative analog to digital convertor MDAC unit and digital calibration circuit. Finally, the two modules are simulated, and the layout of the chip is designed. Under the operating voltage of 1.8 V, the system gain is 63 dB in the bandwidth range of 6.5 Hz (8.5 kHz), the equivalent input integral noise is 22.326 渭 V, and the power consumption is 42.7 MW. In this way, the noise of the measurement system can be effectively reduced, the out-of-band noise can be reduced and the whole area of the measurement system can be reduced. The resolution of the biomedical signal processing. Pipelined ADC with weak amplitude is 12 bits. The sampling rate is 1MHz, and the SNR is 68.2016dBN SNDR under the input sinusoidal signal of 9.303kHz, the SFDR is 61.7818dBN SFDR is 64.2785dBENOBN 10.9bit.
【学位授予单位】:天津工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN402

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 Christina Nickolas;生物传感器芯片拓展神经科学[J];今日电子;2003年06期

2 ;新型触摸传感器芯片结合了滚动功能和高达6个独立按键[J];电子与电脑;2006年04期

3 章从福;;韩国着力研制图像传感器芯片试图打破日企垄断[J];半导体信息;2006年03期

4 章从福;;韩研制图像传感器芯片 试图打破日企垄断[J];半导体信息;2006年02期

5 章从福;;Quantum Research触摸传感器芯片[J];半导体信息;2007年01期

6 江兴;;业内最易使用的光到数字传感器芯片[J];半导体信息;2008年05期

7 ;科学家开发出新生物传感器芯片[J];光机电信息;2011年05期

8 Uwe Kopp;温度传感器芯片为系统提供可靠的保护[J];电子产品世界;2004年14期

9 姚东媛,文彬,谢胜秋,邹向光;硅-蓝宝石压力传感器芯片调整电阻的设计[J];传感器技术;2004年09期

10 ;量研科技推出灵活触摸传感器芯片[J];电子与封装;2005年11期

相关会议论文 前7条

1 何得勇;章竹君;;铁布他林分子印迹聚合物识别流动式化学发光传感器芯片研究[A];第三届全国微全分析系统学术会议论文集[C];2005年

2 章竹君;;兴奋剂化学发光微流控传感器芯片[A];第三届全国微全分析系统学术会议论文集[C];2005年

3 詹月华;邓少平;;一种新型生物传感器芯片制备方法研究[A];中国食品科学技术学会第五届年会暨第四届东西方食品业高层论坛论文摘要集[C];2007年

4 苗欣;陈伟平;;传感器芯片密封工艺研究[A];中国传感器产业发展论坛暨东北MEMS研发联合体研讨会论文集[C];2004年

5 王艳梅;程志强;宋炉胜;朱劲松;;新型三维聚轮烷超分子基生物传感器芯片表面的研究[A];中国化学会第28届学术年会第15分会场摘要集[C];2012年

6 赵卫杰;郑建宏;;传感器芯片在SOC设计中的应用[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年

7 匡石;刘沁;张纯棣;李民;;传感器芯片腐蚀深度测试仪的研制[A];中国传感器产业发展论坛暨东北MEMS研发联合体研讨会论文集[C];2004年

相关重要报纸文章 前6条

1 点评人 樊哲高;中国首颗传感器芯片推出[N];中国电子报;2009年

2 罗清岳;无线射频芯片:朝生物DNA检测及传感器发展[N];电子资讯时报;2006年

3 杨先碧;日本2008年度机器人大奖[N];学习时报;2008年

4 本报记者  张鲜堂;浙大教授被检举学术剽窃[N];中国经济时报;2006年

5 本报记者 高颖 实习生 钱丽娜;释放MEMS魔力[N];无锡日报;2009年

6 首席记者 苏小红;MEMS专家欲携项目中山创业[N];中山日报;2010年

相关博士学位论文 前3条

1 吕弋;化学发光生物传感器芯片及发光体系的研究[D];西南师范大学;2003年

2 何德勇;化学发光微流控传感器芯片和微流动注射芯片的研究[D];西南大学;2006年

3 王健;基于牺牲层技术的多晶硅纳米膜压力传感器芯片[D];沈阳工业大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 朱严;ALICE ITS像素传感器芯片组装中的定位方法的研究[D];华中师范大学;2016年

2 胡雄伟;脉搏和血氧饱和度传感器芯片的研究[D];天津工业大学;2017年

3 陈雨;微型压力传感器芯片的力学性能分析与研究[D];江苏大学;2008年

4 王潇;传感器芯片QUIBS降低测试成本的研究[D];天津大学;2012年

5 张睿;石英MEMS传感器芯片与盒盖封装的热应力分析[D];电子科技大学;2013年

6 徐春林;一种高精度气体质量流量传感器芯片的研制[D];华中科技大学;2013年

7 者文明;微梁结构热偶微波功率传感器芯片的设计与制作[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2002年

8 宋益伟;一种角度传感器芯片模拟单元的设计与实现[D];天津大学;2012年

9 王哲;压力传感器芯片激光微加工的技术研究[D];天津大学;2014年

10 陈新;一款高精度环境光传感器芯片XD3072的设计[D];西安电子科技大学;2014年



本文编号:2110040

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2110040.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户53b3a***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com