高性能、低功耗模擬前端芯片的研究與設計.pdf

1、在許多現(xiàn)代高性能數(shù)?；旌想娐分校M前端作為外界微弱的模擬電信號與模數(shù)轉換器的橋梁，在模擬信號處理方面具有十分重要的地位。無論是復雜的傳感控制系統(tǒng)，還是作為研究新熱點的低功耗、可穿戴健康監(jiān)護系統(tǒng)都對模擬前端的設計提出了更高的要求。同時滿足低噪聲、低失調、低功耗、高輸入阻抗和高共模抑制比的模擬前端仍然是模擬集成電路設計的難點。本論文的主要工作是對高精度、低噪聲、低功耗的模擬前端集成電路進行研究和設計。文章設計了高速低功耗的通用型儀表放大器

2、以及應用于可穿戴健康監(jiān)護系統(tǒng)的生物電信號采集模擬前端，電路設計均采用0.35μm2P4M CMOS工藝。
　　高速低功耗通用型儀表放大器采用多通路斬波穩(wěn)零的電路結構，紋波消除回路突破了傳統(tǒng)型斬波調制放大器由于輸出級聯(lián)低通濾波器而導致的輸入信號帶寬限制。多信號通路的設計補償了紋波消除回路產生的零極點對，保證放大器具有穩(wěn)定的建立時間。仿真結果表明電路靜態(tài)工作電流為265μA，儀表放大器等效輸入噪聲功率譜密度仿真結果為15.1nV/√H

3、z，單位增益帶寬為3.1MHz，0.5％精度建立時間為10μs，等效輸入失調及其紋波小于20μV。
　　生物電信號采集模擬前端是生物干電極與可穿戴健康監(jiān)護系統(tǒng)的接口電路，其核心模塊包括儀表放大器和可編程放大器。儀表放大器采用斬波調制的電流反饋型拓撲結構并且通過紋波消除回路抑制失調紋波;可編程放大器分為兩級，可實現(xiàn)增益、帶寬的數(shù)字可調。該電路已完成流片和部分指標測試，測試結果表明:模擬前端呈帶通特性，低通截止頻率150-2100Hz