用于生物电监测的自供电高精度模拟前端芯片关键技术研究

基本信息
批准号:61574105
项目类别:面上项目
资助金额:67.00
负责人:李娅妮
学科分类:
依托单位:西安电子科技大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:常洪花,李桂芳,梁宇华,杨正,曹超,王静敏,张超林,汤子月,庞光艺
关键词:
低功耗高精度模拟前端模数转换器能量提取
结项摘要

The reduction of IC feature size and the improvement of IC integration push the healthcare equipment to develop towards the low-power, versatile and portable direction. This project explores the self-powered multi-function high-precision high-integrated design theory and implementation scheme of bioelectrical monitor AFE circuit according to the above requirements, thereby meeting the urgent needs for high quality energy-saving environmental protection healthcare equipment. .This project studies the piezoelectric energy extraction technology and integrated single-inductor multiple-output Boost DC/DC circuit to achieve self-powered design, and to effectively reduce the total power consumption. High-precision high-resolution ΣΔ ADC design scheme is researched to solve the multi-channel data conversion and strong noise problems, and to eliminate the influence of some non-ideal factors. The key design technologies of versatile AFE are studied, including multiplexer, programmable gain amplifier, right leg drive circuit, temperature test circuit, digital control logic, SPI bidirectional communications interface, etc., in order to achieve intelligent, digitization and miniaturization high-integrated high-resolution synchronization AFE systems. This project provides low-power versatile high-precision portable AFE for the reliable theoretical basis and key technology solutions, which have important academic significance and application value. The research results could also be applied to other related circuit development, and help shorten design cycle and reduce design costs.

集成电路特征尺寸的缩小和集成度的提高,推动了健康监护设备向着低功耗、多功能和便携式的方向发展。本项目探索符合要求的自供电多功能高精度高集成生物电监测AFE电路的设计理论和实现方案,以满足人们对高质量节能环保健康监护设备的迫切需求。.本项目研究压电能量提取技术和集成单电感多输出Boost DC/DC电路以实现自供电设计,有效降低系统功耗;研究高精度高分辨率ΣΔ ADC设计方案以解决多通道数据转换和强噪声问题,消除非理想因素的影响;研究多功能AFE关键设计技术,包括多路复用器、可编程增益运放、右腿驱动电路、温度测试电路、数字控制和SPI双向通信接口等,实现智能化、数字化和微型化的高集成高分辨率同步AFE系统。本项目为实现低功耗多功能高精度便携式AFE提供了可靠的理论依据和关键技术方案,具有重要的学术意义和应用价值。同时本项目研究成果可应用于其它相关电路的研发,有利于缩短设计周期,降低设计成本。

项目摘要

当今,随着社会物质生活水平的不断提高,人们对便携式、可穿戴健康监护设备的需求与日俱增。而集成电路特征尺寸的持续下降和集成度的逐步提高,给健康监护设备的发展带来了压力。本项目针对上述应用需求,以低功耗、高精度生物电监测为设计目标,重点研究了模拟前端电路AFE:采用压电能量提取技术,获取振动能作为芯片的辅助电源,通过集成单电感型Boost DC/DC转换电路对输出信号进行放大和稳定,实现系统自供电设计;采用伪差分电容耦合斩波仪表放大器电路、可编程增益运算放大器、及低通滤波器实现多通道数据采集与放大,在降噪的同时,提高信号幅度,为下一步信号分析与处理提供稳定有效的数据;基于连续时间型环路滤波器、VCO量化器以及电流舵DAC,构建了一个连续时间Sigma-Delta调制器,从而实现高分辨率Sigma-Delta ADC的设计;采用数字控制和串行外设接口(SPI)TM兼容串口电路实现数据传输。本项目旨在探索和研究智能化、数字化、微型化的高集成AFE系统,获得具体实现方案和关键设计技术,所提出的AFE系统主要可应用于心电信号ECG的检测,从而实现低功耗、高精度、多通道心电信号的采集与处理。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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