一种多信号可配置的低功耗AFE电路设计.docx_一种可重构的低功耗AFE电路设计资源-CSDN文库

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1. 引言

随着万物互联时代的到来，可穿戴式医疗芯片迎来了新的发展契机.该类芯片集成在日

常的贴身衣物、腕带或头盔中，通过对人体的生理信号进行连续监测和实时处理，从而实

现对健康状况的监测和预警，实现个性化医疗.其中模拟前端(Analog Frond-End，AFE)作为

医疗芯片的核心模块，它决定了芯片的整体功耗、面积、转换精度等各种性能.先前的报道

主要注重于功耗和性能两大方面.有的基于一种生理信号实现了＜100 μW 的低功耗

[1-3]

；有

的注重高性能，实现了超低的输入参考噪声和 > 100 dB 的 CMRR 等，但是功耗较高

[4-5]

，

同时大部分工作只是集成了 1~3 种信号，数量较少，未能覆盖到大部分常见的生理信号.

人体常见的生理信号有：心电信号(ECG)、肌电信号(EMG)、脑电信号(EEG)、胃电信

号(EGG)、眼电信号(EOG)和视网膜信号(ERG)等.如图 1 所示，其大多数处于低频段(从几

百毫赫兹到几千赫兹)，幅度波动较大(从几十微伏到几毫伏).而待检测的生理信号经放大和

滤波后，会直接驱动 ADC 模块进行数字信号输出，特别是当被检测的信号(EGG、ERG、

EOG 等)幅度波动过大时，对后续 ADC 的量化精度有很高的要求，同时还会导致 AFE 的

性能过剩.因此，设计多信号的 AFE 电路难度在于可配置性要求高，需要灵活的调节多种

信号的不同增益倍数和频率范围，保证高性能的同时，还具有较低的功耗.

图 1 常见生理信号的频率和幅度

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