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基于红外传感器的心跳探测芯片的设计
中文名称: 基于红外传感器的心跳探测芯片的设计
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论文编号: 3406924收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: The Design on the Pulse Detected Integrated Circuit Based on Infrared Sensor
学位类型: 硕士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 微电子学与固体电子学
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: CMOS模拟专用集成电路 心跳探测 红外线传感器 滤波器 自适应比较器 参考电压源 红外传感器
简介目录: 点击此处 免费索取本论文简介和目录>>
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论文简介:本论文完成了一个基于反射型红外线传感器的CMOS模拟专用集成电路的设计,它构成的红外系统具有探测心跳频率的功能。设计根据人体组织的半透明度会随心脏跳动而变化的特点,由传感器探测到这一变化,通过专用集成电路将信号放大并利用,获得心跳频率。本模拟芯片结合数字电路可计算即时心率或统计心跳总数。论文设计了系统中的模拟专用集成电路——信号提取到转换为数字信号的电路。 本文首先阐述了心跳探测系统和CMOS工艺的发展和现状。说明了课题的来源和研究意义。提出研究方法及主要设计路线,介绍了论文开展的工作。在了解红外辐射理论的基础上,阐释了红外线传感器原理,对传感器的基本参数进行分析,同时介绍了反射型红外传感器基本结构与原理。文章的核心是芯片电路的设计,首先根据电路功能设计了芯片大体的结构和引脚,详细列出芯片在应用时的外围电路,对设计需要达到的参数标准做了简要介绍。设计中选择了RC振荡电路,并加分频器实现了设计振荡频率1KHz的输出。在稳压源电路设计中,采用了运算放大器负反馈的形式,使参考电压源为2.2V,并在电源大于2.3V时保持稳定,隔离了电源噪声。信号通路中包括信号发生放大电路、滤波电路、整形电路和输出电路。通过信号通路,传感器生成的调幅波信号转变为与脉搏频率相同的方波。先由运算放大器接共集电极电路完成信号放大,通过滤波得到脉搏信号的频率,从而用滤波器电路完成了解调功能。带通滤波电路增益为44dB,3dB点设计在1Hz和7Hz。最后运用自适应迟滞比较器作为整形器,将信号转化为方波。论文对电路进行了详细的分析和仿真。芯片版图的设计中采用了绿华半导体公司的0.6μm,5VCMOS工艺库,工艺基本特征为多晶硅栅,单层金属布线。利用Cadence完成版图设计。论文最后基于芯片测试理论,针对芯片流片后的部分测试结果,对振荡出现的噪声问题给出了初步分析,并结合投片工艺探讨了工艺原因与产生机理。 该设计在前端仿真中满足了设计要求。经过第一次流片后的简单封装,外接辅助电路后,部分芯片实现了预期的功能。基本上达到第一步设计的要求。为进一步完善芯片进入实用化打下了良好基础。
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