应用于可移动式生物电势测量系统的模拟前端设计

摘要

在医疗诊断中，一个比较重要和关键的部分就是生物电势信号的监护。通常情况下，病人被连接到非常巨大和由交流电驱动的电子设备，这不仅限制了病人的自由移动而且给病人带来了不舒适的感觉，同时，在这样的情况下，监护通常不能维持非常长的时间，这也影响到了对病情的诊断效果。因此，非常有必要设计实现一种可移动式生物电势检测系统，这种系统必须是低功耗的，而且尺寸非常小。另外，系统最好能够具有可配置性，可适合应用于不同的生物信号。当然，最终目的是希望能够实现一个尺寸小到不可见，而且使用非常舒适的系统。此类系统的实现不仅可以提高人们的生活质量，而且大大降低了医疗服务的成本。
　　在本篇论文中，我们实现了一个可应用于移动式生物电势测量系统的模拟前端电路，系统的带宽和增益都可以在一个连续的范围内调节，模拟前端电路可以对不同的生物电势信号进行放大和整形，为了优化系统的功耗和电路结构，模拟前端仅仅采用了两级放大的结构。除此之外，对于关键晶体管的优化和设计使我们能够避免使用传统的斩波电路，模拟前端电路由于是纯模拟电路，因此不会受到数字电路如斩波电路和开关电容电路噪声的影响。
　　模拟前端在中芯国际0.18微米的工艺中进行了流片，等效输入噪声(从0.48Hz到-2000Hz)仅仅有1.19μVrms.虽然在电源电压3V的情况下，系统的功耗只有32.1μW，测试结果表明，系统可以成功地抓取到生物电势信号。