采用正弦激勵的低失真生物阻抗測量芯片

生物阻抗(BioZ)模擬前端可用于檢測組織電特性的變化，作為心力衰竭、癌癥和慢性肺部疾病的預(yù)后指標(biāo)。為了提高阻抗測量精度，本項(xiàng)工作在三個方面實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)：

1、帶有分段式delta-sigma調(diào)制器的查找表，用于對IDAC進(jìn)行面積高效的位擴(kuò)展，以產(chǎn)生低失真正弦電流；

2、電流放大器和直通儀表放大器分別用于減輕電流發(fā)生器和讀出中的1/f噪聲調(diào)制；

3、帶有三電平動態(tài)元件匹配IDAC，用于在保持高線性度性能的同時實(shí)現(xiàn)參考電流噪聲消除。采用0.18μm CMOS工藝制造的AFE，其中激勵電流和讀出電路功耗分別為86.7–201.1和54.8μW。激勵電流為100μApk時實(shí)現(xiàn)高達(dá)?84dB總諧波失真(THD)，97.3dB系統(tǒng)信噪比(SNR)（4Hz帶寬）和0.64m/√Hz靈敏度，并成功采用干電極實(shí)現(xiàn)人體阻抗心動圖(ICG)的測量。

論文信息：
QinjingPan, QiLuo, TianxiangQu, LihengLiu, XiaoLi, MinChen, ZhiliangHong, JiaweiXu., “A 97.3-dB SNR Bioimpedance AFE with ?84-dB THD Segmented -ΔΣM Sinusoidal Current GeneratorandPassing Through Instrumentation Amplifier”, IEEE Journal of Solid State Circuits (VLSI2024SpecialIssue), Dec 2024. doi: 10.1109/ JSSC.2024.3516040.

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