无线体域网中高性能前端芯片的优化设计与研究

发布时间：2024-02-03 03:44

　　无线体域网技术是一种以人体为中心的无线传感器网络技术,能让人们更加轻松直观地了解自身的健康状况,也能让医生长期实时监测患者的病情变化,对一些疾病做出更加准确及时的诊断和治疗。作为支撑无线体域网的关键技术,生物信号前端芯片用于采集各种微弱的生物信号,其性能将直接限制无线体域网技术的应用。然而,生物信号前端芯片的发展迄今仍然面临着诸多难题和挑战:如复杂人体环境下对芯片噪声、输入阻抗的要求;人体运动伪影对采集系统的巨大干扰;长时间、多通道记录对前端芯片中运放和模数转换器的功耗、面积等方面的苛刻要求;片上信号处理对系统集成和微型化的挑战等。论文针对前端芯片中亟待解决的一些瓶颈问题开展相关设计方法和关键技术研究,主要包括以下几个方面:1.低功耗、低噪声前端仪表放大器IA的设计方法和关键技术研究。针对放大器的噪声、电极失调等性能需求,论文采用电流反馈型IA结构,并结合以下技术进行优化:(1)引入斩波调制技术以降低闪烁噪声对性能的影响;(2)采用数字辅助型电极直流失调抑制环路,能抑制±50mV电极失调电压,并降低传统模拟环路的噪声贡献;(3)设计可调增益/带宽放大器,实现系统增益和带宽可调。电路采用...

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【部分图文】：

图1.1无线体域网的基本构架和工作方式

无线体域网将人体的各种生理信息以一种更加直观、舒适、高效的方式呈现在人??和专业医疗工作者面前，通过实时检测人体的各种生理信号，该技术能在很多领??起到关键的作用：１）慢性疾病的治疗。像癫痫、帕金森等的慢性疾病，该技术可??通过植入体内的微电极或者头皮表面的电极和传感器芯片实时监....

图1.2典型传感器前端电路结构图

浙江大学博士学位论文１．绪论??为获得准确的生理信号并确保满足上述对系统整体性能的要求，高性能传感前端电??路设计是传感器芯片中的关键。图１．２给出一个典型的脑电信号前端接口电路结构，主要??包括前端仪表放大器（丨ｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ?Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，?ＩＡ）、可调增....

图２．丨细胞膜的一般结构，由脂双层和蛋白质通道姐成??

溶解在组织液或者细胞液中的离子运动引起的，其本质是细胞膜（Ｃｅｌｌ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ）两侧的??离子浓度的变化以及离子的选择性跨膜运输。这些离子浓度的变化和跨膜运输主要由细??胞膜的脂双层（Ｌｉｐｉｄ?ｂｉ－ｌａｙｅｒ）和特定的蛋白质通道控制，如图２．１所示。对于具有兴奋性??的....

图２．３?（ａ）细胞膜动作电位产生步骤（ｂ）动作电位波形??１２??

该过程称为膜的复极化（Ｒｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）。但由于钾离子通道未完全恢复到关闭状态，因??此仍有少量评离子外流，从而导致细胞膜的后超极化（Ａｆｔｅｒｈｙｐｅｒｐｏｌａｒｉｚａｄｏｎ），使得膜电??位比静息电位更低。动作电位的大致波形如图２．３ｂ所示。??１）?Ｒｅｓｔｉｎ....

本文编号：3893662