用于生物电感知系统的模拟前端电路的设计

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随着科技的进步,生物医学与集成电路设计结合的越来越紧密,运用于采集医学信号的专用集成电路越来越被人们所关注,低功耗、低噪声、高性能更是这些专用芯片所追求的目标。在此基础上,形成了一门新兴的交叉学科-生物医学。而模拟前端作为生物电信号获取电路中最重要的一个模块,它可以实现信号的放大、滤波。从这一点出发,提出并设计生物电信号采集的模拟前端集成电路。整个模拟前端电路包括低噪声放大器、尖峰脉冲滤波电路、可编程增益电路、基准电压源、AD转换电路等模块。该电路可以适用于不同的生物电信号的检测,同时采用斩波调制技术,具有低功耗、低失调电压、高共模抑制比等特性。整个模拟前端电路增益可调,可以为不同的生物电信号提供不同的带宽跟增益。本文从理论和实践上对低噪声低功耗放大器进行了分析与讨论,分析了不同放大器的优缺点,提出了基于斩波调制技术的交流耦合斩波调制放大器。仿真结果显示设计的放大器噪声较低,失调电压小于80μ V,功耗只有31.8μ W。AB型放大器的设计可以进一步减小信号失真,提高电路的驱动能力。最后设计了带隙基准电压源为电路提供合适的电流跟电压。整个芯片采用SMIC混合信号0.35μmCMOS1P3M制作工艺,芯片核心部分面积大概160μ m2。最终的仿真结果表明在3V的供电电压下,共模抑制比大于120dB,输入失调电压小于90μ V,可调增益值为20,40,160,和260,功耗为60μ W。
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