【摘 要】
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突发性心脑血管疾病对老年人的健康危害非常大,一旦发病,很有可能会致死。但是如果发现及时,尽早进行抢救,往往可以挽救发病者生命,因此24小时连续心率血压监测十分有必要。近年来,很多学者在研究实现可穿戴的设备,通过光电容积脉搏波（PPG）来间接获取心率和血压信息,以实现长期实时监测的目标。本研究课题设计了一款应用于可穿戴24小时连续心率血压监测系统的低功耗高集成度PPG信号采集芯片。芯片集成了模拟前端
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突发性心脑血管疾病对老年人的健康危害非常大,一旦发病,很有可能会致死。但是如果发现及时,尽早进行抢救,往往可以挽救发病者生命,因此24小时连续心率血压监测十分有必要。近年来,很多学者在研究实现可穿戴的设备,通过光电容积脉搏波（PPG）来间接获取心率和血压信息,以实现长期实时监测的目标。本研究课题设计了一款应用于可穿戴24小时连续心率血压监测系统的低功耗高集成度PPG信号采集芯片。芯片集成了模拟前端放大电路（AFE）、LED驱动电路、模数转换器（ADC）、数字控制电路和SPI接口。为了降低芯片总功耗,本课题设计了低功耗脉动型AFE,使LED能工作在极低占空比（1%）,从而将其平均功耗大大降低到原来的1%;另外,芯片内部集成了LED电流闭环控制算法,使得采集信号幅度较强时,芯片能保持最大的增益,自动降低LED驱动电流,进一步降低功耗。为了提高电路动态输入范围,本课题设计了直流消除回路,使得高达10μA的直流光电流都能被抑制,避免电路饱和。为了抑制温度漂移和工艺偏差对片上振荡器的振荡频率的影响,本课题采用两种相反温度系数的电阻串联实现零温漂电阻,以及采用数字校准技术,使在不同温度和工艺角下,振荡频率偏差小于6%。该芯片在XFAB0.35-μm工艺下进行版图设计并流片,芯片总面积为3.9mm2。经过测试验证,本设计在3.3V供电下,AFE功耗为47.9μW,阻抗增益为142d BΩ,等效输入噪声为41.3p Arms。
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