低功耗可调谐模拟前端的研究与设计

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1、－．Ｓｏｕ化ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇｙ工程硕±学位论文低功耗可调谐模拟前端的研究与设计作者姓名李松－—￣￣工程领域集成电路工程，校内指导教师蔡敏教授校外指导教师郭军高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期２０１６年４月ResearchandDesignofLowPowerTunableAnalogFront-EndADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiSongSupervisor：Prof.CaiMinSeni

2、orEngineerGuoJunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China．６学校代号：１０５１分类号；ＴＮ４２００１８５学号：２０１３１１华南理工大学硕±学位论文低功耗可调谐模拟前端的研究与设计哥教师姓名：蔡敏教授、职称作者姓名：華松指校外指导教师姓名、职称：郭车局级丄程师Ｘ释领域名称．：集成电路．Ｔ程申请学位级别：Ｘ程硕±□调□产品研发ａｘ程设计因；．１；程／项鬥管理１《用研巧□论文形式：＇研报告研巧义向：模拟集成化路设计【．？文答辩ｔ：＾占年Ｍ：－ｉ期７曰论文提交［］期

3、：冷少巧论么日期：年月印学位授予单位：华南理工大学学位授予答辩委巧会成Ｗ：＾￣為。村帛：＾＼ｇ要货；家远連华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。曰期：月曰作者签名；＞—办知牛学位论文版权使用授权书艮Ｐ：本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，

4、研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可公布学位论文的全部或部分内容，可Ｗ允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论一文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。本学位论文属于：□保在年解密后适用本授权书。呆密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意Ｋ将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志巧全文出版和编入ＣＮＩ《中国知识资源＂总库＂》，传播学位论文的全部或部分内容。（请在Ｗ上

5、相应方框内打Ｖ）作者签名：曰期：典／伞目弟３．作义〇，３指导教师签名：＾茲＼日期；争／＾摘要随着科学技术的不断发展，实时监测的医疗设备已经被广泛应用。近年来，便携、实时医疗监测仪器已经成为新的研究开发领域。模拟前端电路是医疗监测仪器中负责信号采集的关键部件，模拟前端的研究与设计已成为热门课题。本文分析了模拟前端的总体架构，研究了前置放大器的组成结构和滤波器核心电路的拓扑结构，设计了前置放大器、跨导放大器以及模拟滤波器等关键模块。前置放大器采用交流耦合-电容反馈式结构，增加一级折叠式共源共栅运算放大器，提高了输出信号的强度；模拟滤波器采用跨导电容结构，减小跨导放大器上的偏置电

6、流，使得跨导放大器工作在亚阈值区，降低了模拟滤波器模块的功耗；通过在模拟滤波器模块增加可控栅压MOS虚拟电阻结构，使得模块中跨导放大器的跨导值可调，实现了模拟滤波器高频截止频率的精确调节。采用TSMC0.18μmCMOS工艺，设计了模拟前端芯片，后仿真结果显示，模拟前端在1.8V供电电压下，总功耗为1.366μW，输入参考噪声为19.73μV√??，CMRR大于90dB，增益达51.1dB，低通截止频率为106.8mHz，高频截止频率在101.6Hz-1.1kHz之间实现精确可调。结果表明，本文设计的模拟前端芯片在功耗及可调谐性等方面均达到了设计要求，可以满足便携式实时监控医疗设备对信号采

7、集的要求。关键词：生物电信号；低功耗；可调谐；模拟滤波器；模拟前端IABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,themedicaldevicesforreal-timemonitoringhavebeenwidelyused.Theresearchanddevelopmentofportable,real-timemedicalmonitorin