電源管理芯片

　　對于醫(yī)療電子設(shè)備，便攜式是重要的一個特點，這就需要高效率、高集成度的電源管理芯片。因此，提高電源管理芯片的效率對于減小電子設(shè)備的面積和重量，提高電子設(shè)備電源的運行時間極其重要。在有廣泛性能變換要求的系統(tǒng)中，動態(tài)電壓縮放（DVS）是一個很常用的方法[19]。通過引入多個不的電源電壓，DC-DC 轉(zhuǎn)換器使得子系統(tǒng)工作在各自不同的佳供電電壓下，大大降低了系統(tǒng)的功耗。實現(xiàn)動態(tài)電壓縮放中的DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法有很多種。電壓模式的脈寬調(diào)制DC-DC轉(zhuǎn)換器具有結(jié)構(gòu)簡單的特點，但是在輕載的情況下，效率比較低[20]。電流模式的脈寬調(diào)制DC-DC轉(zhuǎn)換器或者脈寬調(diào)制\頻率調(diào)制混合調(diào)制的DC-DC轉(zhuǎn)換器在很大的負(fù)載電流范圍內(nèi)電流都比較高，但是兩種模式的轉(zhuǎn)換控制電路使得電路的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，導(dǎo)致芯片面積增大[21，22]。根據(jù)移動醫(yī)療電子設(shè)備的低功耗、便攜式和待機(jī)時間長的特點，需要一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單和高轉(zhuǎn)換效率的DC-DC轉(zhuǎn)換器。

　　鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的特點，本設(shè)計提出一種應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的低功耗、高效率降壓型DC-DC變換芯片，以解決現(xiàn)有的直流-直流變換器存在的主開關(guān)器件開關(guān)損耗大、附加時鐘電路體積大、成本高、效率低的問題，使其很好的適用于便攜式醫(yī)療設(shè)備中。

　　因此，本設(shè)計的目標(biāo)是設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單并且低功耗的電流比較器，使其在工作過程中，靜態(tài)電流僅有幾十μW。另外，采用內(nèi)部產(chǎn)生的數(shù)字信號作為控制信號，從而可以省去額外的控制模塊，大大降低電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和功耗。同時，本設(shè)計打算在設(shè)計的PFM控制電路中采用動態(tài)部分關(guān)斷策略，有效的減少系統(tǒng)損耗，從而提高了效率，使所設(shè)計的DC-DC 轉(zhuǎn)換器適用于有低功耗、小面積要求的便攜式生物醫(yī)學(xué)設(shè)備。

　　 2.3 人體通信收發(fā)芯片

　　移動醫(yī)療設(shè)備非常需要數(shù)據(jù)進(jìn)行短距離無線傳輸，因此我們把人體當(dāng)成傳輸數(shù)據(jù)的導(dǎo)體，省去了高頻的載波信號，實現(xiàn)了通信數(shù)據(jù)在人體表面高速、安全、點對點的低功耗傳送。HBC部分為發(fā)射端和接收端。發(fā)射端主要包括RC振蕩器、FSK和OOK調(diào)制電路、驅(qū)動電路。接收端主要有低噪聲放大器、有源巴倫、可變增益放大器、帶通濾波器、2位ADC、解調(diào)電路。

　　發(fā)射端采用FSK/OOK雙模調(diào)制，F(xiàn)SK采用低頻率可切換多調(diào)制的載波方式，發(fā)射端的驅(qū)動緩沖器可實現(xiàn)輸出功率根據(jù)通信距離進(jìn)行調(diào)諧控制。接收端采用無變頻直接解調(diào)的超寬帶射頻通信結(jié)構(gòu)，無須外接片外電感濾波器和低噪聲放大器，接收機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，整個接收機(jī)的輸出直接接到基帶電路，接收機(jī)工作頻率在30M以內(nèi)，無須片外電感，集成度好，功耗低。

　　直接在接收機(jī)部分完成信號處理，數(shù)模轉(zhuǎn)換，數(shù)字解調(diào)后進(jìn)入基帶，充分減小了數(shù)字基帶的壓力，簡化了基帶電路。采用的GM-C結(jié)構(gòu)片內(nèi)帶通濾波器中心頻率、帶寬可調(diào)以抑制干擾人體通信頻段內(nèi)的射頻噪聲信號同時實現(xiàn)片內(nèi)的信道頻帶的選擇。采用高速遲滯比較器構(gòu)成的2位ADC對信號進(jìn)行放大整形，可變增益放大器，LNA增益，有源巴倫的增益可根據(jù)接收信號幅度四檔可調(diào)，以實現(xiàn)寬動態(tài)范圍的接收機(jī)。LNA采用新穎的噪聲反饋抵消的全電阻負(fù)載結(jié)構(gòu)。

　　本設(shè)計提出了一種適合于人體通信收發(fā)機(jī)的FSK調(diào)制解調(diào)方案，采用模擬FSK解調(diào)，極大簡化了數(shù)字基帶電路。本收發(fā)機(jī)結(jié)構(gòu)十分適合短距離人體近端的無線通信，符合生理醫(yī)學(xué)信號的無線采集對通信誤碼率和通信距離、質(zhì)量的要求，通信距離大概在1m左右，BER為10E-5。系統(tǒng)采用半雙工的，針對人體通的電磁場傳播特性采用合適的通信頻率和調(diào)制方式，有高的數(shù)據(jù)帶寬和通信質(zhì)量。