可穿戴式医疗系统芯片结构
基于无线通信技术的可穿戴式医疗芯片的总体结构，一般由生理信号采集电路、模数转换电路(ADC)、数字信号基带处理电路、控制器、发
射接收电路几部分组成。首先，由信号采集低噪声仪表放大器电路对人体的生理数据进行采集，然后将获取的生理信号通过AD转换，量化生成易处理的数字信号，经过编码、FFT等数字信号处理后，通过发射电路发送出去。同时，外界控制信号、数据也可以通过芯片上的接收电路接收。控制器用来控制整个芯片的工作，并可以通过对控制器的编程，满足不同的应用需求。通常，一款高性能的可穿戴式医疗芯片由高性能的数字、模拟和射频部分组成，尤其是模拟和射频部分的性能好坏，直接影响芯片的整体性能。而医疗芯片模拟和射频收发器部分显然是整个芯片中功耗大的部分，因此设计这两部分电路时，设计者通常要在低功耗、高性能两方面进行权衡。下面，介绍典型的可穿戴式医疗系统芯片的各个组成部分。
1.1 生理信号采集低噪声放大器
生理信号的采集一般通过片上集成的生物传感器采集得到。为了方便集成，传感器采用CMOS工艺的低噪声放大器实现，可将生物信号转成生物电信号。为了同时得到多种生理信息，在芯片上可集成多个不同功能的放大器形成多通道，以采集血压、血氧饱和度、呼吸速率、心跳、体温等体征参数。由于人体的生理信号比较微弱，容易受到周围环境的噪声干扰，所以放大器要做到高灵敏度、高增益、低噪声、低功耗；同时，在放大器后使用截止频率在1kHz左右的低通滤波器，以进一步滤除生物电信号以外其他频率的干扰噪声。放大器可以设计成多种工作模式，如****、工作和睡眠等模式，以便减少芯片功耗。
1.2 AD转换器(ADC)
前置的多通道生理信号采集放大器采集多种生理信息，通过模拟多路复接器连接到ADC的输入端口，模拟多路复接器一次只能选择一个前置放大器的输出。为了减小功耗，通常ADC选取逐次逼近的结构，位数为10 bit左右。为了提高精度和转换速率，也可以采用sigma-delta或者流水线型结构的ADC，其位数越高，转换速率越高，但是功耗也较大，而设计可穿戴医疗芯片，低功耗是关键。另外，ADC的单位电容要选取得当，选取太大会很占芯片面积，同时也要考虑尽量减少寄生电容对单位电容的影响。
1.3 控制器
芯片可采用ARM核、MCU作为控制器，通过总线对芯片其他部分电路的工作模式进行控制；可以控制数据的工作时序，对寄存器进行配置，并控制芯片其他部分占用数据总线实时通信。
1.4 数字信号处理基带
为了提高数据传输的速率和准确性、安全性，ADC输出的数字信号需要经过数字信号机基带处理器，进行数字压缩和编码，也可以通过FFT变换、数字滤波，进一步滤除干扰频率噪声。
