1、A Wireless System-on-Chip for MEMS Biomedical Plantar Pressure Sensor一種無線片上系統(tǒng)用于MEMS生物醫(yī)學足底壓力傳感器作者：A.H.A Razak單位：澳大利亞、維多利亞大學、通信及微電子中心馬來西亞、Teknologi MARA 大學、電子工程學院郵箱：.au論文主體內(nèi)容本文主要討論關(guān)于帶有無線遙控的用于MEMS足底壓力傳感器的數(shù)字采集片上系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)。該片上系統(tǒng)通過一個嵌入鞋子里的無線壓力測量系統(tǒng)來對日常活動中的壓力進行分析。無線傳輸?shù)念l段采用免費的

2、ISM頻段（2.45GHz）。其特點是：低功耗、當傳輸速率為1.25Mbit/s時功率小于20mW、采用0.35um的CMOS技術(shù)設計出1mm2大小的片上系統(tǒng)。該片上系統(tǒng)被用來作為已被設計、制造和測試的MEMS壓力傳感器的接口。關(guān)鍵字：無線系統(tǒng)、足底壓力、壓力傳感器簡介一、重要性：足底壓力是一種反映腳部健康方式。足底壓力有很多應用：疾病診斷、運動分析、預防傷害、鞋類設計；最新的創(chuàng)新應用：身份識別、姿勢分配和康復支持系統(tǒng)。二、常用傳感器類型市場上和實驗室常用的是 pressure platforms 和 in-shoe pressure systems。因為這兩種傳感器有自己的缺陷，所以維多利亞

3、大學的研究小組設計了一款基于MEMS技術(shù)的可以嵌入鞋墊的壓力傳感器，并以通過測試。研究小組的重心設計一個嵌入在嵌入鞋子里具有吸引力的的無線接口。因此，設計生物醫(yī)學無線傳感器系統(tǒng)用于獲取病人的生物醫(yī)學信號，并通過無線發(fā)送給遠處的專家用于分析。三、生物醫(yī)學無線傳感器系統(tǒng)的優(yōu)勢數(shù)據(jù)采集可以脫離實驗室、病人在日常生活中有更多地自由生物醫(yī)學無線傳感器系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)：無線連接的魯棒性、合適的發(fā)射頻段、低功耗、小規(guī)模。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無線通信技術(shù)對加強智能傳感器的應用至關(guān)重要。系統(tǒng)工作流程MEMS Sensor采集到模擬信號，經(jīng)過SAR-ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號存放在PISO寄存器中，PISO中的數(shù)據(jù)經(jīng)過頻移

4、鍵控調(diào)制（FSK），被調(diào)制成2.4GHz的數(shù)字信號，最后數(shù)字信號經(jīng)過外部天線發(fā)射出去，發(fā)射速率可達1.25-Mbit/s。開始試驗采用的現(xiàn)成的器件，每個模塊的詳細設計電路在作者的另外一篇論文里面。MEMS傳感器MEMS傳感器參數(shù)：大?。海?mm3mm1.5mm）測量范圍：測量范圍最高可達3GPa測量的壓力和輸出的電壓成良好的線性關(guān)系，幾乎沒有延遲維多利亞大學研究小組已經(jīng)設計出這種MEMS壓力傳感器，并通過測試。MEMS傳感器具體實物圖：測量壓力與輸出電壓的關(guān)系壓力傳感器的分布圖電路設計生物醫(yī)學設備的典型要求是：低電壓、低噪聲模擬接口，所以對我們設計的系統(tǒng)提出了很高的低功耗和低成本的ADC。針對

5、這個要求，Successive Approximation Register ADC 電路時最佳選擇。這種電路結(jié)構(gòu)具有低功耗和良好的ADC轉(zhuǎn)化功能，這種電路可以做成小規(guī)模的結(jié)構(gòu)用于復雜的生物醫(yī)學應用。電路主要結(jié)構(gòu)：一個比較器、一個SAR、A charge-redistribution digital to analog convertor、一個并行輸入串行輸出的寄存器（PISO）SAR-ADC電路設計圖各部分電路特點比較器：高靈敏度度、速度快、能夠響應輸入段2uV的峰峰值電壓。比較器所依據(jù)的就是連續(xù)逼近算法。SAR（逐次逼近型寄存器）：SAR是控制DAC轉(zhuǎn)換器的根本器件，作用就是讀取比較器的輸出和控制DAC的開關(guān)。具體是由一個8為移位寄存器和一組D觸發(fā)器構(gòu)成。PISO（并行輸入串行輸出寄存器）SAR-ADC電路特性VCO壓控振蕩器一般情況下，一個VCO是任何無線收發(fā)器和其他通信系統(tǒng)的重要組成部分。振蕩器的頻率設計成2.45GHz，2.45GHz是免費的應用于工業(yè)、科學、醫(yī)療的頻段。環(huán)形VCO的具體參數(shù)如下圖：仿真結(jié)果研究小組已經(jīng)用Cadence軟件設計出該芯片，并通過Cadence軟件的仿真，采用的是0.35um CMOS電路設計采用的是：Cadence Virtuoso Schematic E