可穿戴生理参数检测集成电路：光电容积脉搏波信号处理

"该文介绍了一种专用于可穿戴设备的生理参数检测集成电路，核心功能是处理光电容积脉搏波（PPG）信号，能够检测血压、血氧和心率等多种生理指标。电路设计包括直流和交流分量分离、直流读出、低通滤波及矩形波生成模块。通过跨阻放大器和MOS-Bipolar虚拟电阻实现高通滤波，具有0.07-0.7 Hz的截止频率；低通滤波器则设定在16 Hz，适用于PPG信号的处理。该电路基于0.13纳米CMOS工艺，工作电压1.2 V，旨在实现微型化和低功耗，以适应可穿戴设备的需求。文中探讨了PPG信号的特点和处理难点，包括信号幅度差异大、LED驱动功耗、信号频率范围等，并对比了交流分量和直流分量在生理参数监测中的作用。" 在可穿戴健康监测领域，光电容积脉搏波(PPG)技术因其非侵入性和便携性而受到广泛的关注。PPG信号是由光照射皮肤后，透射或反射的光强度随血液容积搏动变化产生的。通过分析这些脉动的电信号，可以获取诸如心率、血氧饱和度和血压等关键生理信息。 本文提出的设计方案针对PPG信号的特性进行了优化。首先，电路通过直流、交流分量分离电路来处理信号幅度差异大的问题，确保小幅度的交流分量不被大的直流分量淹没，从而避免放大器饱和。这一分离过程由跨阻放大器和MOS-Bipolar虚拟电阻实现，提供了合适的高通截止频率，有效地滤除低频噪声。 其次，为了降低功耗，LED采用脉冲驱动方式，这要求前端电路能有效处理脉冲信号。文中并未详细说明LED脉冲驱动的具体实现，但通常会涉及到脉宽调制(PWM)技术，以在保持亮度稳定的同时减少平均电流。 再者，PPG信号的频率范围涵盖0.5-16 Hz，因此设计中的低通滤波器设定了16 Hz的截止频率，目的是保留信号中携带生理信息的部分，同时去除高频噪声。滤波器的设计对于信号质量和后续分析至关重要。 最后，文章指出PPG信号的直流分量在血氧饱和度等生理参数测量中的重要性，暗示了电路设计需要同时考虑直流和交流分量，而不仅仅是单纯地抑制直流部分。这为生理参数的全面监测提供了可能。 该集成电路设计结合了信号处理和低功耗技术，为可穿戴式生理监测设备提供了一种高效且实用的解决方案，有望推动健康监测技术的进步。