傳感器接口與單行的數(shù)位輸出韌帶平衡測量系統(tǒng)

1、11，2. :單電池系統(tǒng)中工作。電路實測的分辨率是 60.1uVpp(1.35g)100mVpp0.18-um 1P6M 互補金屬氧化物半導體工藝（CMOS，有效面積為 775x500m2I 11，2. :單電池系統(tǒng)中工作。電路實測的分辨率是 60.1uVpp(1.35g)100mVpp0.18-um 1P6M 互補金屬氧化物半導體工藝（CMOS，有效面積為 775x500m2I （LBMSFigure 1. The Ligament Balance Measuring System（韌帶Figure 1. The Ligament Balance Measuring System（韌帶平衡測

2、量系統(tǒng)SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundation ofChinaNo.60906010&號調(diào)節(jié)，并在整個系統(tǒng)中起著重要的作用。 一些商業(yè)的集成電路（IC）可以為器，一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和標準數(shù)據(jù)接口組成【7-8。它將傳感器的模擬輸出準數(shù)字形式，包括頻率，時間周期和工作周期等【9。然而，傳統(tǒng)的傳感器LBMS中使用商業(yè)的 的一半的開關(guān)電容結(jié)構(gòu)保證了電路的穩(wěn)定性和供電抑制的性能。一個單行的 Figure2BlockdiagramoferfaceforLBMS(2 傳感器接口框圖 3 種脈沖，啟動脈沖（寬度2 3 種脈沖，啟動脈沖（寬度2 個時鐘周期轉(zhuǎn)換

3、脈沖（1 個時 Figure 3. Output structure of one complete measurement-cycle（一個完整的測量周期輸出結(jié)構(gòu)III電路可編程增益的取樣保持的部分(2/9,8/9, 32/9 and 128/9采樣和保持，放大和電平移位設計，如圖 3輸入被調(diào)整為 Figure 4. Detailed schematic of le-and-hold stageFigure 4. Detailed schematic of le-and-hold stage（詳細的采樣保持階段示意圖2n 時鐘周期的參考電平（最大轉(zhuǎn)換周期Figure 5. Building

4、block of the voltage-pulseFigure 5. Building block of the voltage-pulse converter（電壓脈沖轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)圖Figure 6. procedure of voltage-pulse converter（電壓脈沖轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程Figure 7. Detailed schematic of the voltage-pulse converter（詳細的電壓脈沖轉(zhuǎn)換原理詳細的原理Figure 7. Detailed schematic of the voltage-pulse converter（詳細的電壓脈沖轉(zhuǎn)換原理詳

5、細的原理圖如圖 7 描述。在一個測量周期的開始脈沖，Vin 通過Cs 排除的量程超過VDD/2 時，將產(chǎn)生樣。個轉(zhuǎn)換脈沖，它代表第一個 4 位數(shù)字編碼。放大殘基到 24，在第間隔重新C，然后重復此過程，直到完成第四個間隔。如果殘基被8Figure 8. operation of voltage-pulse converter（電壓脈沖轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換操作 略低于CMP2VFB。VFBVDD/2，CMP2VFB。VFBVDD/2，IV圖9。到3.6V)Figure9Microphotographofthe ederface（傳感器接）Figure10Transientresponsesofthe e

6、d erface（傳感Figure10Transientresponsesofthe ed erface（傳感器接口瞬間反應正弦信號的幅度和頻率被設置為100mvpp101hz散動態(tài)范圍（SFDR）72.2dbc.在此更新功率下，它相當于一個有效數(shù)位Figure 11. Measured results of spurious-free dynamic range（無雜Figure 11. Measured results of spurious-free dynamic range（無雜散動態(tài)范圍的測量結(jié)果Figure12.Measured outputerspectrumofselecte

7、d ensor（選定的力傳感器輸出噪聲功率譜器和定時邏輯控制單元組成該電路可測量通過電壓電阻橋傳感器的電并根據(jù)該電壓產(chǎn)生一系列脈沖，并以 位準數(shù)字形式輸出。多步1 H. Chen, M. Liu, W.Hao, Y. Chen, C. Zhang, Z. er Circuitsfor the1 H. Chen, M. Liu, W.Hao, Y. Chen, C. Zhang, Z. er Circuitsfor the Bidirectional Wireless Monitoring oftheOrthopedicImplants,”IEEE trans.biomed.circuitssy

8、st.,vol.3,e 6,pp.437-443,December2H.Chen, M. Liu, W. Wan,C.Jia, C. Zhang,Z.Wang, erCircuitsDesignfortheWireless ForceSystemoftheTotalKneeArthroplasty”,IEEEEMBS,Argentina,September3D.Crottet, T. Maeder,D.Fritschy,H.Bleuler, L.Nolte, and I.P. Pappas, “Developmentofalitude- Location-SensingDeviceDesign

9、edtoImprovetheLigamentBalancingKA,” IEEE Trans Biomed. Eng., vol. no.9,pp.1609-1611,September4S. Hao, J. Taylor, A. , C. R. Bowen, “An Implantable Electronic Systemfor in-vivo Stability Evaluation ofotal Hip and Knee Arthroplasty,” 2009 ernational Instrumen ion and Measurement Technology Conference,

10、 May5B. A. Morris, D. D. DLima, J. Slamin,N.Kovacevic,S. W. Arms, C. P. Townsend,and J.C. W. Colwell, “e-knee:oftheelectronic kneeprosthesis - emetry technologydevelopment,”J. Boneand Jo Surgery,vol.83-A,pp.6266,116-1601.2V至 3.6V 60.1VPP（1.35g）與100mVpp。最大更新6.25ksps。原型 的設計和制造用 0.18-um1P6M互補金屬氧化物半導體工藝

11、（CMOS）用有效面積 775x500m2。TABLEI. COMPARISONOFTYPICALRESISTIVEERFACE（表1 比較典型的電阻式傳感器接口6S.J.G.Taylorand P. S.Walker, and moments emetered from twodistalfemoralreplacementsduringactivities,”6S.J.G.Taylorand P. S.Walker, and moments emetered from twodistalfemoralreplacementsduringactivities,”J. Biomech.,vol.34,pp.839848,7ADS1234 8 AD7794 datasheet, ic/imported-files/data_ 9UTI.10 FSS15000NGT /index.cfm/ ci_ 11V. D. Goes, C. M. Meijier, A novel low-costand accurate erface with continuous IEEEInstrumen iona