脈搏和血氧飽和度傳感器芯片的研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)和現(xiàn)代傳感技術(shù)的迅速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，醫(yī)療檢測設(shè)備也越來越微型化、集成化及智能化。因此利用半導(dǎo)體技術(shù)來研究一種脈搏和血氧飽和度的測量電路極為重要。本文把測量系統(tǒng)電路集成到芯片上，能夠降低測量系統(tǒng)的噪聲、功耗和體積，滿足便攜式醫(yī)療設(shè)備的要求。
　　采用UMC0.18μm的CMOS標(biāo)準(zhǔn)工藝設(shè)計一種脈搏和血氧飽和度傳感器芯片，芯片內(nèi)部電路包括兩個模塊:脈搏血氧測量電路和流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Pipelined Analog to

2、 digital converter,Pipelined ADC)。本文首先了介紹朗伯-比爾定律(Lambert-Beer)，重點(diǎn)分析了反射式血氧飽和度的測量原理，得到了設(shè)計芯片電路的理論模型。然后設(shè)計脈搏和血氧飽和度傳感器芯片電路。脈搏血氧測量電路主要包括前置放大電路、抑制基漂電路、帶通濾波電路和二級放大電路，并依次對各個子電路的性能指標(biāo)進(jìn)行仿真。12位Pipelined ADC的關(guān)鍵電路的設(shè)計，主要包括采樣開關(guān)電路，高速比較器，電壓

3、基準(zhǔn)源，乘法模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Multiplicative analog to digital converter,MDAC)單元和數(shù)字校準(zhǔn)電路。最后分別對兩個模塊電路進(jìn)行仿真，并且設(shè)計芯片版圖。
　　在1.8V的工作電壓下，測量電路在帶寬(6.5Hz～8.5kHz)范圍內(nèi)的系統(tǒng)增益為63dB，等效輸入積分噪聲為22.326μV，功耗為42.7mW。這樣可有效減小測量系統(tǒng)的噪聲，降低和抑制帶外噪聲，且能減小測量系統(tǒng)整體面積，適合對微弱幅