生物医学电容传感器接口电路芯片的研究与设计

发布时间：2023-04-17 01:37

　　传感器接口电路芯片是跨接传感器与信号处理芯片的桥梁,是将传感器检测的非电物理量按照一定的规律转换为电路系统可检测、可处理的电信号。随着人们对健康问题关注的逐渐增加,以及物联网和5G技术的快速发展,便携式、可穿戴式、智能生物医学监测设备已成为生物医学领域的重要研究方向。本文简单介绍了现有各生物医学传感器接口电路的类型及工作原理之后,分别针对模拟和数字系统设计了一款电压输出式生物医学电容传感器接口电路和一款数字输出生物医学电容传感器接口电路。电压输出式生物医学电容传感器接口电路,采用基于电容变化的频率调制电路和频率电压转换电路的结构,以实现对生物医学电容传感器高灵敏度、宽范围的检测。其中,基于电容变化的频率调制电路,采用双向自切换式RC张弛振荡器,将电容传感器的容值信息,转换为与其成比例的频率方波信号。频率电压转换电路,采用边沿检测方式,以信号边沿触发为条件,通过MOS开关控制电流源对电容的充电时间,可在输入信号的一个周期内,完成频率信息到电压信号的转换,减小输出的延时,提高电路系统的工作效率。在完成电路功能设计后,对电路各模块布局布线绘制芯片版图,后仿真结果表明电容检测灵敏度可达0.69...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    §1.1 研究背景
    §1.2 研究现状
    §1.3 研究意义
    §1.4 主要研究工作和内容安排
第二章 生物医学传感器接口电路的实现方式与分类
    §2.1 基于运放模块的开关电容结构
        §2.1.1 检测电压式
        §2.1.2 检测电流式
        §2.1.3 检测电容式
        §2.1.4 检测电阻式
    §2.2 基于Δ-∑调制传感器的接口电路
    §2.3 基于斩波稳定技术的传感器接口电路
    §2.4 基于频率调制的传感器接口电路
    §2.5 基于脉宽调制的传感器接口电路
    §2.6 各类型生物医学传感器接口电路的综合对比
    §2.7 本章小结
第三章 电压输出生物医学电容传感器接口电路的设计
    §3.1 电路系统整体设计
    §3.2 RC张弛振荡器的设计
    §3.3 频率电压转换电路的设计
    §3.4 电流源的设计
    §3.5 芯片版图、测试PCB板的设计与流片测试
    §3.6 本章小结
第四章 数字输出生物医学电容传感器接口电路的设计
    §4.1 电路系统整体设计
    §4.2 电容-时间转换电路的设计
    §4.3 时间-数字转换电路的设计
        §4.3.1 可编程分频器的设计
        §4.3.2 逻辑控制模块的设计
    §4.4 寄生电容、温漂及压摆对电路影响的数学分析
    §4.5 版图设计与后仿真
    §4.6 本章小结
第五章 论文的总结与展望
    §5.1 论文总结
    §5.2 论文展望
参考文献
致谢
作者在攻读硕士学位期间的主要研究成果



本文编号：3792301