一种应用于生物体植入系统的接口电路的制作方法

本发明涉及生物体植入电路技术领域，特别涉及一种应用于生物体植入系统的接口电路。

背景技术：

生物体植入系统是埋置于生物体内的一种电子电路系统，可实时获取生物体生理信号或影响生物体生理过程。生物体植入系统通常要求具有较小的体积，以尽可能的减小对生物体正常生理过程的影响。生物体植入系统的供电方式及信号传输方式一直是影响系统体积的重要环节。

目前，现有的生物体植入系统普遍采用电池供电的电源模式，体积较大，能量传输效率较低，电路较为复杂，所以就需要一种应用于生物体植入系统的接口电路，采用无线方式传输能量。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种应用于生物体植入系统的接口电路，用以解决现有技术中存在的问题。

一种应用于生物体植入系统的接口电路，包括射频电源电路、信号获取电路及信号发送电路；

所述射频电源电路接收1.7ghz的射频能量信号rfg，并输出1.2v电源电压vdd供给所述信号获取电路、所述信号发送电路及系统其它用电模块；

所述信号获取电路接收传感器输出的生物体模拟信号sia，并输出用于振幅键控调制的双路电压信号vbp和vbn到所述信号发送电路；

所述信号发送电路将部分1.7ghz射频能量信号rfg转换为425mhz载波，并将输入的双路电压信号vbp和vbn调制放大，输出端输出生物体发送信号rbs。

较佳地，所述射频电源电路包括mos管m1至m13，电容c1至c8，电阻r1至r2，误差放大器a1，正射频能量接收端口rfp，负射频能量接收端口rfn，电源电压输出端口vpd；所述射频电源电路中mos管m1的漏极连接mos管m3的漏极，mos管m1的栅极连接mos管m3的栅极，mos管m1的源极接地；mos管m2的漏极连接mos管m4的漏极，mos管m2的栅极连接mos管m4的栅极，mos管m2的源极接地；mos管m3的漏极连接电容c1的下端，mos管m3的栅极连接电容c2的上端，mos管m3的源极连接mos管m4的源极；mos管m4的漏极连接电容c2的上端，mos管m4的栅极连接电容c1的下端；电容c1的上端连接正射频能量接收端口rfp，电容c2的下端连接负射频能量接收端口rfn；

mos管m5的源极连接mos管m3的源极，mos管m5的漏极连接电容c3的下端，mos管m5的栅极连接mos管m7的栅极；mos管m6的源极连接mos管m4的源极，mos管m6的漏极连接电容c4的上端，mos管m6的栅极连接mos管m8的栅极；mos管m7的漏极连接mos管m5的漏极，mos管m7的源极连接mos管m8的源极，mos管m7的栅极连接电容c4的上端；mos管m8的漏极连接mos管m6的漏极，mos管m8的栅极连接mos管m6的栅极；电容c3的上端连接正射频能量接收端口rfp，电容c4的下端连接负射频能量接收端口rfn；

mos管m9的源极连接mos管m7的源极，mos管m9的漏极连接mos管m11的漏极，mos管m9的栅极连接mos管m11的栅极；mos管m10的源极连接mos管m8的源极，mos管m10的漏极连接mos管m12的漏极，mos管m10的栅极连接mos管m12的栅极；mos管m11的漏极连接电容c5的下端，mos管m11的源极连接mos管m12的源极，mos管m11的栅极连接mos管m6的上端；mos管m12的漏极连接电容c6的上端，mos管m12的栅极连接电容c5的下端，mos管m12的源极连接mos管m13的源极；电容c5的上端连接正射频能量接收端口rfp，电容c6的下端连接负射频能量接收端口rfn；

电容c7的上端连接mos管m13的源极，电容c7的下端接地；mos管m13的栅极连接误差放大器a1的输出端，mos管m13的漏极连接电阻r1的上端；误差放大器a1的反相输入端连接基准电压源vref，误差放大器a1的正相输入端连接电阻r1的下端；电阻r1的上端连接电容c8的上端，电阻r1的下端连接电阻r2的上端，电阻r2的下端接地；电容c8的上端连接电源电压输出端口vpd，电容c8的下端接地。

较佳地，所述信号获取电路包括模数转换器atd，串并转换器pts，多路复用器mu1至mu3，正相电压信号输出端口vbp，反相电压信号输出端口vbn；所述信号获取电路中生物体模拟信号bas由模数转换器atd的输入端输入，所述模数转换器atd输出端输出生物体并行数字信号bpds到串并转换器pts的输入端；所述串并转换器pts的输出端输出生物体串行数字信号bsds到多路复用器mu1的输入通道i12；0v电压输入到所述多路复用器mu1的输入通道i11；多路复用器mu1的输出端连接多路复用器mu2的选择控制端s2，并连接多路复用器mu3的选择控制端s3；610mv电压输入到多路复用器mu2的输入通道i21，1.2v电压输入到多路复用器mu2的输入通道i22；多路复用器mu2的输出端连接正相电压信号输出端口vbp；0v电压输入到多路复用器mu3的输入通道i31，540mv电压输入到多路复用器mu3的输入通道i32；多路复用器mu3的输出端连接反相电压信号输出端口vbn。

较佳地，所述信号发送电路包括mos管m14至m29，电容c9至c14，电阻r3至r6，反相器inv，电感l1，偏置电压输入端口vbias1，偏置电压输入端口vbias2，射频信号输入端口vinj，正相电压信号输入端口vip，反相电压信号输入端口vin，发送信号输出端口vra；所述信号发送电路中mos管m14的栅极连接偏置电压输入端口vbias1，mos管m14的源极连接电源vdd，mos管m14的漏极连接mos管m20的漏极；mos管m15的栅极连接mos管m14的栅极，mos管m15的源极连接电源vdd，mos管m15的漏极连接mos管m21的漏极；mos管m16的栅极连接mos管m15的栅极，mos管m16的源极连接电源vdd，mos管m16的漏极连接mos管m22的漏极；mos管m17的栅极连接mos管m16的栅极，mos管m17的源极连接电源vdd，mos管m17的漏极连接mos管m23的漏极；mos管m18的栅极连接mos管m17的栅极，mos管m18的源极连接电源vdd，mos管m18的漏极连接mos管m24的漏极；mos管m19的栅极连接mos管m18的栅极，mos管m19的源极连接电源vdd，mos管m19的漏极连接mos管m25的漏极；

mos管m20的栅极连接mos管m16的漏极，mos管m20的源极接地；mos管m21的栅极连接mos管m20的漏极，mos管m21的源极接地；mos管m22的栅极连接mos管m21的漏极，mos管m22的源极接地；mos管m23的栅极连接mos管m19的漏极，mos管m23的源极接地；mos管m24的栅极连接mos管m23的漏极，mos管m24的源极接地；mos管m25的栅极连接mos管m24的漏极，mos管m25的源极接地；

电容c9的左端连接射频信号输入端口vinj，电容c9的右端连接mos管m26的栅极；电阻r3的下端连接偏置电压输入端口vbias2，电阻r3的上端连接电容c9的右端；mos管m26的漏极连接mos管m15的漏极，mos管m26的源极连接mos管m16的漏极；mos管m27的栅极连接mos管m26的源极，mos管m27的漏极连接mos管m18的漏极，mos管m27的源极连接mos管m19的漏极；

反相器inv的输入端连接mos管m27的源极，反相器inv的输出端连接电容c10的左端；电阻r4的左端连接反相器inv的输入端，电阻r4的右端连接反相器inv的输出端；电阻r5的左端连接正相电压信号输入端口vip，电阻r5的右端连接mos管m28的栅极；电阻r6的左端连接反相电压信号输入端口vin，电阻r6的右端连接mos管m29的栅极；电容c10的左端连接电阻r4的右端，电容c10的右端连接电阻r5的右端，电容c11的左端连接电阻r4的右端，电容c11的左端连接电容c6的右端；mos管m28的源极连接电源vdd，mos管m28的栅极连接电容c10的右端，mos管m28的漏极连接mos管m29的漏极；mos管m29的栅极连接电容c11的右端，mos管m29的漏极连接mos管m13的左端，mos管m29的源极接地；

电容c13的左端连接mos管m28的漏极，电容c13的右端连接电容c14的左端，电感l1的上端连接电容c13的右端，电感l1的下端接地；电容c12的上端连接电容c14的右端，电容c12的下端接地；电容c14的左端连接电感l1的上端，电容c14的右端连接发送信号输出端口vra。

本发明有益效果：本发明主要作为生物体植入系统的接口电路使用，并通过接收无线射频能量信号来解决生物体植入系统的供电问题。本发明的射频电源电路工作于1.7ghz，有效减小了电源电路部分的体积，且由测试可知，1.7ghz工作频率下射频电源电路具有最高能量传输效率。信号获取电路对生物体模拟信号进行有效处理，并输出可用于振幅键控调制的双路电压信号。信号发送电路利用部分已接收的射频能量信号，生成可用于发送生物体数字信号的载波，简化了电路，提高了系统效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种应用于生物体植入系统的接口电路的系统框图。

图2为本发明实施例提供的一种应用于生物体植入系统的接口电路的射频电源电路的电路图；

图3为本发明实施例提供的一种应用于生物体植入系统的接口电路的信号获取电路的电路图；

图4为本发明实施例提供的一种应用于生物体植入系统的接口电路的信号发送电路的电路图。

具体实施方式

下面结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明针对以上问题，提出了一种应用于生物体植入系统的接口电路，从供电方式及信号传输方式等方面入手，在保证系统高精度高稳定性工作的同时，有效减小生物体植入系统相关部分的体积。本发明主要作为生物体植入系统的接口电路使用，并通过接收无线射频能量信号来解决生物体植入系统的供电问题。

参照图1，本发明提供了一种应用于生物体植入系统的接口电路，包括射频电源电路、信号获取电路及信号发送电路；

所述射频电源电路接收1.7ghz的射频能量信号rfg，并输出1.2v电源电压vdd供给所述信号获取电路、所述信号发送电路及系统其它用电模块；

所述信号获取电路接收传感器输出的生物体模拟信号sia，并输出用于振幅键控调制的双路电压信号vbp和vbn到所述信号发送电路；

所述信号发送电路将部分1.7ghz射频能量信号rfg转换为425mhz载波，并将输入的双路电压信号vbp和vbn调制放大，输出端输出生物体发送信号rbs。

参照图2，所述射频电源电路主要是将射频能量转换为稳定的电源电压输出，供其它电路使用。射频电源电路工作于1.7ghz，以使其具有较小的体积，同时又具有较的高能量传输效率。射频电源电路中产生的直流分量既作为输出电压的一部分，又作为射频电源电路中mos管的偏置电压，以进一步提高能量传输效率。

所述射频电源电路包括mos管m1至m13，电容c1至c8，电阻r1至r2，误差放大器a1，正射频能量接收端口rfp，负射频能量接收端口rfn，电源电压输出端口vpd。

所述射频电源电路中mos管m1的漏极连接mos管m3的漏极，mos管m1的栅极连接mos管m3的栅极，mos管m1的源极接地；mos管m2的漏极连接mos管m4的漏极，mos管m2的栅极连接mos管m4的栅极，mos管m2的源极接地；mos管m3的漏极连接电容c1的下端，mos管m3的栅极连接电容c2的上端，mos管m3的源极连接mos管m4的源极；mos管m4的漏极连接电容c2的上端，mos管m4的栅极连接电容c1的下端；电容c1的上端连接正射频能量接收端口rfp，电容c2的下端连接负射频能量接收端口rfn；

mos管m5的源极连接mos管m3的源极，mos管m5的漏极连接电容c3的下端，mos管m5的栅极连接mos管m7的栅极；mos管m6的源极连接mos管m4的源极，mos管m6的漏极连接电容c4的上端，mos管m6的栅极连接mos管m8的栅极；mos管m7的漏极连接mos管m5的漏极，mos管m7的源极连接mos管m8的源极，mos管m7的栅极连接电容c4的上端；mos管m8的漏极连接mos管m6的漏极，mos管m8的栅极连接mos管m6的栅极；电容c3的上端连接正射频能量接收端口rfp，电容c4的下端连接负射频能量接收端口rfn；

mos管m9的源极连接mos管m7的源极，mos管m9的漏极连接mos管m11的漏极，mos管m9的栅极连接mos管m11的栅极；mos管m10的源极连接mos管m8的源极，mos管m10的漏极连接mos管m12的漏极，mos管m10的栅极连接mos管m12的栅极；mos管m11的漏极连接电容c5的下端，mos管m11的源极连接mos管m12的源极，mos管m11的栅极连接mos管m6的上端；mos管m12的漏极连接电容c6的上端，mos管m12的栅极连接电容c5的下端，mos管m12的源极连接mos管m13的源极；电容c5的上端连接正射频能量接收端口rfp，电容c6的下端连接负射频能量接收端口rfn；

电容c7的上端连接mos管m13的源极，电容c7的下端接地；mos管m13的栅极连接误差放大器a1的输出端，mos管m13的漏极连接电阻r1的上端；误差放大器a1的反相输入端连接基准电压源vref，误差放大器a1的正相输入端连接电阻r1的下端；电阻r1的上端连接电容c8的上端，电阻r1的下端连接电阻r2的上端，电阻r2的下端接地；电容c8的上端连接电源电压输出端口vpd，电容c8的下端接地。

参照图3，所述信号获取电路将生物体模拟信号转换为11位并行数字信号，并将11位并行数字信号转换为串行数字信号。11位串行数字信号经多路复用电路后，被转换为可用于振幅键控调制的双路电压信号。正相可调制电压信号为610mv或1.2v，反相可调制电压信号为540mv或0v。

所述信号获取电路包括模数转换器atd，串并转换器pts，多路复用器mu1至mu3，正相电压信号输出端口vbp，反相电压信号输出端口vbn。

所述信号获取电路中生物体模拟信号bas由模数转换器atd的输入端输入，所述模数转换器atd输出端输出生物体并行数字信号bpds到串并转换器pts的输入端；所述串并转换器pts的输出端输出生物体串行数字信号bsds到多路复用器mu1的输入通道i12；0v电压输入到所述多路复用器mu1的输入通道i11；多路复用器mu1的输出端连接多路复用器mu2的选择控制端s2，并连接多路复用器mu3的选择控制端s3；610mv电压输入到多路复用器mu2的输入通道i21，1.2v电压输入到多路复用器mu2的输入通道i22；多路复用器mu2的输出端连接正相电压信号输出端口vbp；0v电压输入到多路复用器mu3的输入通道i31，540mv电压输入到多路复用器mu3的输入通道i32；多路复用器mu3的输出端连接反相电压信号输出端口vbn。

参照图4，信号发送电路将部分射频能量信号转换为载波以用于对生物体数字信号的无线发送。生物体模拟信号被信号获取电路转换为双路电压信号，并输入到信号发送电路中。信号发送电路对输入的双路电压信号进行振幅键控调制及放大。信号发送电路对输入信号进行处理后输出，并以无线方式发送。

所述信号发送电路包括mos管m14至m29，电容c9至c14，电阻r3至r6，反相器inv，电感l1，偏置电压输入端口vbias1，偏置电压输入端口vbias2，射频信号输入端口vinj，正相电压信号输入端口vip，反相电压信号输入端口vin，发送信号输出端口vra。

所述信号发送电路中mos管m14的栅极连接偏置电压输入端口vbias1，mos管m14的源极连接电源vdd，mos管m14的漏极连接mos管m20的漏极；mos管m15的栅极连接mos管m14的栅极，mos管m15的源极连接电源vdd，mos管m15的漏极连接mos管m21的漏极；mos管m16的栅极连接mos管m15的栅极，mos管m16的源极连接电源vdd，mos管m16的漏极连接mos管m22的漏极；mos管m17的栅极连接mos管m16的栅极，mos管m17的源极连接电源vdd，mos管m17的漏极连接mos管m23的漏极；mos管m18的栅极连接mos管m17的栅极，mos管m18的源极连接电源vdd，mos管m18的漏极连接mos管m24的漏极；mos管m19的栅极连接mos管m18的栅极，mos管m19的源极连接电源vdd，mos管m19的漏极连接mos管m25的漏极；

mos管m20的栅极连接mos管m16的漏极，mos管m20的源极接地；mos管m21的栅极连接mos管m20的漏极，mos管m21的源极接地；mos管m22的栅极连接mos管m21的漏极，mos管m22的源极接地；mos管m23的栅极连接mos管m19的漏极，mos管m23的源极接地；mos管m24的栅极连接mos管m23的漏极，mos管m24的源极接地；mos管m25的栅极连接mos管m24的漏极，mos管m25的源极接地；

电容c9的左端连接射频信号输入端口vinj，电容c9的右端连接mos管m26的栅极；电阻r3的下端连接偏置电压输入端口vbias2，电阻r3的上端连接电容c9的右端；mos管m26的漏极连接mos管m15的漏极，mos管m26的源极连接mos管m16的漏极；mos管m27的栅极连接mos管m26的源极，mos管m27的漏极连接mos管m18的漏极，mos管m27的源极连接mos管m19的漏极；

反相器inv的输入端连接mos管m27的源极，反相器inv的输出端连接电容c10的左端；电阻r4的左端连接反相器inv的输入端，电阻r4的右端连接反相器inv的输出端；电阻r5的左端连接正相电压信号输入端口vip，电阻r5的右端连接mos管m28的栅极；电阻r6的左端连接反相电压信号输入端口vin，电阻r6的右端连接mos管m29的栅极；电容c10的左端连接电阻r4的右端，电容c10的右端连接电阻r5的右端，电容c11的左端连接电阻r4的右端，电容c11的左端连接电容c6的右端；mos管m28的源极连接电源vdd，mos管m28的栅极连接电容c10的右端，mos管m28的漏极连接mos管m29的漏极；mos管m29的栅极连接电容c11的右端，mos管m29的漏极连接mos管m13的左端，mos管m29的源极接地；

电容c13的左端连接mos管m28的漏极，电容c13的右端连接电容c14的左端，电感l1的上端连接电容c13的右端，电感l1的下端接地；电容c12的上端连接电容c14的右端，电容c12的下端接地；电容c14的左端连接电感l1的上端，电容c14的右端连接发送信号输出端口vra。

实施例1，在0.18umcmos工艺条件下，一种应用于生物体植入系统的接口电路的芯片尺寸为1.28×1.93mm²，电路功耗为1.18mw。射频电源电路接收1.7ghz的射频能量信号，并输出1.2v电源电压。信号获取电路中输入的生物体模拟信号采样速率为50k/s，输出的正相可调制电压信号为610mv或1.2v，输出的反相可调制电压信号为540mv或0v。信号发送电路将部分1.7ghz射频能量信号转换为425mhz载波，并以该频率输出生物体发送信号。基准电压源vref为0.6v。电阻r1为101kω，电阻r2为101kω，电阻r3为3kω，电阻r4为13kω，电阻r5为25kω，电阻r6为21kω。电容c1至c7均为14.28pf，电容c8为4pf，电容c9为20ff，电容c10为50ff，电容c11为50ff，电容c12为15pf，电容c13为10pf，电容c14为3pf。电感l1为33nh。

综上所述，本发明主要作为生物体植入系统的接口电路使用，并通过接收无线射频能量信号来解决生物体植入系统的供电问题。本发明的射频电源电路工作于1.7ghz，有效减小了电源电路部分的体积，且由测试可知，1.7ghz工作频率下射频电源电路具有最高能量传输效率。信号获取电路对生物体模拟信号进行有效处理，并输出可用于振幅键控调制的双路电压信号。信号发送电路利用部分已接收的射频能量信号，生成可用于发送生物体数字信号的载波，简化了电路，提高了系统效率。

以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。