传感器接口与单行的数位输出韧带平衡测量系统

1、11，2. :单电池系统中工作。电路实测的分辨率是 60.1uVpp(1.35g)100mVpp0.18-um 1P6M 互补金属氧化物半导体工艺（CMOS，有效面积为 775x500m2I 11，2. :单电池系统中工作。电路实测的分辨率是 60.1uVpp(1.35g)100mVpp0.18-um 1P6M 互补金属氧化物半导体工艺（CMOS，有效面积为 775x500m2I （LBMSFigure 1. The Ligament Balance Measuring System（韧带Figure 1. The Ligament Balance Measuring System（韧带平衡测

2、量系统SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundation ofChinaNo.60906010&号调节，并在整个系统中起着重要的作用。 一些商业的集成电路（IC）可以为器，一个模拟数字转换器和标准数据接口组成【7-8。它将传感器的模拟输出准数字形式，包括频率，时间周期和工作周期等【9。然而，传统的传感器LBMS中使用商业的 的一半的开关电容结构保证了电路的稳定性和供电抑制的性能。一个单行的 Figure2BlockdiagramoferfaceforLBMS(2 传感器接口框图 3 种脉冲，启动脉冲（宽度2 3 种脉冲，启动脉冲（宽度2 个时钟周期转换

3、脉冲（1 个时 Figure 3. Output structure of one complete measurement-cycle（一个完整的测量周期输出结构III电路可编程增益的取样保持的部分(2/9,8/9, 32/9 and 128/9采样和保持，放大和电平移位设计，如图 3输入被调整为 Figure 4. Detailed schematic of le-and-hold stageFigure 4. Detailed schematic of le-and-hold stage（详细的采样保持阶段示意图2n 时钟周期的参考电平（最大转换周期Figure 5. Building

4、block of the voltage-pulseFigure 5. Building block of the voltage-pulse converter（电压脉冲转换器的结构图Figure 6. procedure of voltage-pulse converter（电压脉冲转换器的转换过程Figure 7. Detailed schematic of the voltage-pulse converter（详细的电压脉冲转换原理详细的原理Figure 7. Detailed schematic of the voltage-pulse converter（详细的电压脉冲转换原理详

5、细的原理图如图 7 描述。在一个测量周期的开始脉冲，Vin 通过Cs 排除的量程超过VDD/2 时，将产生样。个转换脉冲，它代表第一个 4 位数字编码。放大残基到 24，在第间隔重新C，然后重复此过程，直到完成第四个间隔。如果残基被8Figure 8. operation of voltage-pulse converter（电压脉冲转换器的转换操作 略低于CMP2VFB。VFBVDD/2，CMP2VFB。VFBVDD/2，IV图9。到3.6V)Figure9Microphotographofthe ederface（传感器接）Figure10Transientresponsesofthe e

6、d erface（传感Figure10Transientresponsesofthe ed erface（传感器接口瞬间反应正弦信号的幅度和频率被设置为100mvpp101hz散动态范围（SFDR）72.2dbc.在此更新功率下，它相当于一个有效数位Figure 11. Measured results of spurious-free dynamic range（无杂Figure 11. Measured results of spurious-free dynamic range（无杂散动态范围的测量结果Figure12.Measured outputerspectrumofselecte

7、d ensor（选定的力传感器输出噪声功率谱器和定时逻辑控制单元组成该电路可测量通过电压电阻桥传感器的电并根据该电压产生一系列脉冲，并以 位准数字形式输出。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）与100mVpp。最大更新6.25ksps。原型 的设计和制造用 0.18-um1P6M互补金属氧化物半导体工艺

11、（CMOS）用有效面积 775x500m2。TABLEI. COMPARISONOFTYPICALRESISTIVEERFACE（表1 比较典型的电阻式传感器接口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