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IC02-035  ECG信号采集与音频传输系统

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团队简介:

1。沐博士,已发表七篇SCI论文,四个授权专利。

2。廖博士,已发表两篇SCI论文,一个授权专利,两个受理专利。

3。张硕士, 已发表三篇SCI论文,一个受理专利。

团队的竞赛成绩(1)2017研究生电子设计大赛集成电路专项赛特等奖

(2)2017集成电路创新创业大赛全国三等奖

(3)2018研究生创“芯”大赛一等奖

(4)2018大学生集成电路创新创业大赛全国特等奖

注:上述论文和专利皆为本人一作者或者导师一作者本人二作者

指导老师:刘教授。西安电子科技大学微电子学院系主任,博士生导师。长期从事于混合信号集成电路方向的研究,承担了大量本领域的重要科研项目。近五年来,主持科研项目12项,包括国家自然科学基金青年项目1项,面上项目2项, 973计划课题1项,陕西省科技统筹和重点研发计划重点项目各1项,国家重点实验室开放基金项目1项;以主要完成人身份参与科研项目8项,包括863计划项目2项,重大专项项目2项。以第一/通信作者身份发表论文22篇,其中国际期刊19篇,国际会议2篇,SCI检索19篇,EI检索20篇。担任国际期刊IEICE ELEX助理编辑,国际期刊IEEE TCAS-I、IEEE TCAS-II、CSSP、JCSC和MEJ的审稿人,合著出版专著一部,申报国家发明专利40余项,授权10余项。2016年,参与完成的“用于系统集成和功率管理的系统芯片低功耗关键技术”获国家科技进步奖二等奖(排名第3),2015年,参与完成的“系统芯片低功耗关键设计技术”,2015年获得陕西省科学技术奖一等奖(排名第3)和陕西高等学校科学技术奖一等奖(排名第4),并荣获“陕西省青年科技新星”荣誉称号



主营业务:

随着社会的发展以及人口老龄化趋势进一步加快,人们对健康和医疗的需求也逐渐提升,微型化、便携化、智能化成为新型医疗电子设备的发展方向。3.5mm耳机线接口是一种低成本,通用性强的信号传输途径,适用于便携式医疗设备。本产品采用耳机接口传输信号,提出一种有线音频传输的无电池ECG监测芯片及智能系统。

本产品提出的系统利用3.5mm有线耳机中的麦克风通道传输ECG信号,左右声道分别为系统提供精准稳定的电源电压和本振信号。本文提出的系统利用智能终端内部的高精度音频ADC对传输的ECG信号进行采样,并通过终端软件实现信号的分析和处理。由于充分利用了智能终端内部的元器件,提出的系统不需要重复设计高精度的ADC、DSP和无线收发机等模块,同时也不需要外接电池和时钟信号,具有体积小,结构简单,方便携带的优点。

前端芯片将声道输出的正弦信号转换为电源电压(直流)和本振信号(方波),并且实现ECG信号的调制与放大。提出的芯片采用SMIC 0.18μm标准CMOS工艺实现,芯片面积为1.72×1.59mm2。根据音频传输的特点,本文提出了一种斩波/AM复用混频放大器,将斩波与AM调制相结合,同时实现本振信号的复用。混频放大器包括前置放大器,自动增益控制放大器,带通滤波器和输出接口电路。为了提高电路的鲁棒性,本文提出一种新型伪电阻结构作为前置放大器的直流反馈电阻。自动增益控制的前端放大器的增益变化范围为20~47dB,根据输出信号的幅度自动调整增益。带通滤波器中心频率为5kHz,带宽为4.25~5.8kHz,输出信号的三次谐波抑制能力为-45dB。能量获取电路对左声道输出的正弦信号进行倍压整流,输出1.5V直流电压为系统供电,在连接耳机线工作时系统功耗为156μW;本振信号产生电路将右声道输出的正弦信号整形为方波信号(5kHz),作为调制的时钟信号。

本产品利用PC端Matlab实现了麦克风输入信号的采样和解调与声道输出信号的产生。音频信号通过智能终端内部的音频ADC进行量化,转变为数字信号,再利用软件解调信号,实现了信号的还原。为了降低积分噪声,对解调信号进行数字滤波处理,低通截止频率设置为200Hz。测试结果验证了系统功能,解调信号三次谐波抑制能力为-46dB,0.1~200Hz的输入参考噪声水平为150nV/√Hz,带内等效积分噪声为2.12μVrms。