用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构的制作方法

本公开涉及穿戴式设备领域，尤其涉及一种用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构。

背景技术：

随着老龄化现象日益加剧，可穿戴式健康监测设备成为了研究热点。电生理信号的采集处理是可穿戴式智能监测设备的核心技术之一。电生理信号普遍有着频率低，幅度小的特点。目前对于电生理信号的研究，主要集中于心电、脑电以及肌电信号，对于脉搏信号的研究还不够完善，脉搏信号监测设备拥有广阔的发展前景。

模拟前端芯片是脉搏信号监测系统中的重要结构，但其应用在脉搏信号监测中的难点在于：(1)脉搏信号采集过程中会产生较大的噪声与干扰；(2)生物传感器与皮肤之间通常会存在mω量级的等效电阻；(3)脉搏信号幅度微弱。本领域技术亟需解决上述问题，以为使脉搏信号监测系统获得更加长远的发展。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构，用于接收mems脉搏压力传感器采集的脉搏信号，所述模拟前端芯片架构包括：

多个信息采集通道，接收所述mems脉搏压力传感器采集的脉搏信号；每个所述信息采集通道同时采集直流分量信号和交流分量信号。

在本公开的一些实施例中，每个所述信息采集通道包括：

仪表放大器，用于放大所述mems脉搏压力传感器采集的脉搏信号，所述仪表放大器抑制所述mems脉搏压力传感器的直流失调电压，采集交流分量信号；

滤波电路，与所述仪表放大器相连，所述滤波电路用于采集直流分量信号。

在本公开的一些实施例中，所述信息采集通道的个数为n个，所述多路复用器为2n选1多路复用器，其中n＞1。

在本公开的一些实施例中，所述信息采集通道为8通道信息采集通道；所述多路复用器为16选1多路复用器。

在本公开的一些实施例中，还包括：偏置电路，用于为所述模拟前端芯片架构提供偏置电流和偏置电压。

在本公开的一些实施例中，所述仪表放大器为交流耦合式仪表放大器。

在本公开的一些实施例中，还包括：

多路复用器，分时选择各个所述信息采集通道的直流分量信号和/或交流分量信号；

数模转换器，接收所述多路复用器选择的直流分量信号和/或交流分量信号，并转换为数字信号。

在本公开的一些实施例中，还包括：

串行接口电路，接收数模转换器输出的并行数字信号，所述串行接口电路使数字信号按模数转换器输出并行数字信号的高位至低位串行时序输出。

在本公开的一些实施例中，所述mems脉搏压力传感器的个数与所述信息采集通道的个数对应。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)本公开的信息采集通道通过交流和直流分离技术，分别提取脉搏波的交流分量和直流分量，获取更完整的压力脉搏波信息。

(2)本公开采用了交流耦合式仪表放大器，能有效的抑制环境噪声与干扰并且具有足够大的输入阻抗。

(3)本公开通过各个结构的优化得到了足够低的等效输入噪声，远远小于脉搏信号幅值。

附图说明

图1为本公开实施例用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构的结构示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

100-模拟前端芯片架构；

110-信息采集通道；

111-仪表放大器；

112-滤波电路；

120-偏置电路；

130-多路复用器；

140-数模转换器；

150-串行接口电路；

200-mems脉搏压力传感器。

具体实施方式

本公开提供了一种用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构，用于接收mems脉搏压力传感器采集的脉搏信号，所述模拟前端芯片架构包括多个信息采集通道，接收所述mems脉搏压力传感器采集的脉搏信号；每个所述信息采集通道同时采集直流分量信号和/或交流分量信号。本公开通过分别提取脉搏波的交流分量和直流分量，获取更完整的压力脉搏波信息；优化得到了足够低的等效输入噪声，使其远远小于脉搏信号幅值。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。

在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构。图1为本公开实施例用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构的结构示意图。如图1所示，本公开用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构，用于接收mems脉搏压力传感器200采集的脉搏信号，所述模拟前端芯片架构100包括多个信息采集通道110、偏置电路120、多路复用器130、数模转换器140和串行接口电路150。多个信息采集通道110接收所述mems脉搏压力传感器200采集的脉搏信号；每个所述信息采集通道110同时采集直流分量信号和/或交流分量信号。每个所述信息采集通道包括：仪表放大器111和滤波电路112。所述信息采集通道110的个数为n个，所述多路复用器130为2n选1多路复用器，其中n＞1。

以下分别对本实施例用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构100的各个组成部分进行详细描述。

仪表放大器111，用于放大所述mems脉搏压力传感器200采集的脉搏信号，并抑制mems脉搏压力传感器200的直流失调电压，所述仪表放大器111用于采集交流分量信号。

滤波电路112，与所述仪表放大器111相连，所述滤波电路112用于采集直流分量信号。

偏置电路120，用于为所述模拟前端芯片架构100提供偏置电流和偏置电压。

多路复用器130，分时选择各个所述信息采集通道110的直流分量信号和/或交流分量信号。

数模转换器140，接收所述多路复用器130选择的直流分量信号和/或交流分量信号，并转换为数字信号。

串行接口电路150，接收数模转换器140输出的并行数字信号，所述串行接口电路150使数字信号按模数转换器140输出并行数字信号的高位至低位串行时序输出。

在一实施例中，提供一种用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构100，包括八个信息采集通道110、一个多路复用器130、一个数模转换器140、偏置电路120和串行接口电路150。每个信息采集通道110包括一个交流耦合式仪表放大器111和一个滤波电路112。其中，

交流耦合式仪表放大器111具有低噪声、低功耗以及足够高的共模抑制比(commonmoderejectionratio，cmrr)、电源抑制比(powersupplyrejectionratio，psrr)，主要作用是放大微弱的脉搏信号，并且抑制了来自mems脉搏压力传感器200的直流失调电压，降低了1/f噪声，获得交流分量信号。

滤波电路112用于得到脉搏信号的直流分量信号。

偏置电路120提供整个模拟前端芯片架构100所需的偏置电流和偏置电压。

在本实施例中，选择与八个信息采集通道110相对应的八通道mems脉搏压力传感器200，八通道mems脉搏压力传感器200采集的脉搏信号经过八个信息采集通道110分离形成八路交流信号以及八路直流信号，通过16选1多路复用器130分时选择采集传输各通道的直流分量信号或交流分量信号。数模转换器140接收多路复用器130选择的直流分量信号和/或交流分量信号，并转换为数字信号。最终通过串行接口电路150使数字信号能按照一定的时序输出。

本实施例提供的用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构实现了八通道脉搏波信号的数字化，可用于后续数字信号处理。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供一种用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构，通过分别提取脉搏波的交流分量和直流分量，获取更完整的压力脉搏波信息；优化得到了足够低的等效输入噪声，使其远远小于脉搏信号幅值，可广泛应用于穿戴式设备领域。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。