全系統佈局前模擬

分別單獨模擬各級電路之後，再進ㄧ步進行全系統的佈局前模擬，為了確保 次前端電路的確可以適用於各種不同的生理訊號量測系統，分別輸入不同振幅、

頻率的生理模擬訊號，接著設定不同切換電容濾波器的切換時脈，達成適用於不 同訊號的低通3dB 頻率，用以濾除生理訊號頻帶以外的雜訊；最後，設定可程 式化增益放大器的解碼器的2-bit 數位選擇訊號(00、01、10、11)，選擇四種不同 的增益，用以對不同生理訊號的振幅，提供彈性的增益選擇介面。

為了確保此前端電路適用於不同生理訊號擷取之應用，以下 Case 1~Case 4 針 對 四 種 不 同 生 理 訊 號(EEG 、 EMG 、 EOG 、 ECG) 特 性 作 佈 局 前 模 擬 (Pre-Simulation)：

Case 1 針對腦電波(EEG)的分布頻帶(DC~150Hz)，首先經由電流平衡式儀表 放大器(CBIA)將模擬 EEG 振幅(50uV)、頻率(150Hz)的輸入訊號放大並抑制雜訊 後，接著將切換式電容濾波器(SCF)的切換時脈頻率設定在 5kHz 用以達成 Low-Pass 3dB 頻率在 150Hz，濾除訊號分佈頻帶以外的雜訊，最後再利用解碼器 2-bit 數位選擇訊號(11)將 PGA 增益設定在 27.8dB，整體電路放大倍率約 80.5dB。

Fig.3-24、全系統暫態響應模擬圖(一)

Case 2 針對肌電圖(EMG)的分布頻帶(20Hz~1kHz)，首先經由電流平衡式儀 表放大器(CBIA)將模擬 EMG 振幅(100uV)、頻率(1kHz)的輸入訊號放大並抑制雜 訊後，接著將切換式電容濾波器(SCF)的切換時脈頻率設定在 33.3kHz 用以達成 Low-Pass 3dB 頻率在 1kHz，濾除訊號分佈頻帶以外的雜訊，最後再利用解碼器 2-bit 數位選擇訊號(01)將 PGA 增益設定在 11dB，整體電路放大倍率約 63.7dB。

Fig.3-25、全系統暫態響應模擬圖(二) Case 2：Pre-Simulation for EMG characteristic

Case 3 針對眼電圖(EOG)的分布頻帶(DC~100Hz)，首先經由電流平衡式儀表 放大器(CBIA)將模擬 EOG 振幅(150uV)、頻率(100Hz)的輸入訊號放大並抑制雜 訊後，接著將切換式電容濾波器(SCF)的切換時脈頻率設定在 3.33kHz 用以達成 Low-Pass 3dB 頻率在 100Hz，濾除訊號分佈頻帶以外的雜訊，最後再利用解碼器 2-bit 數位選擇訊號(01)將 PGA 增益設定在 11dB，整體電路放大倍率約 63.7dB。

Fig.3-26、全系統暫態響應模擬圖(三) Case 3：Pre-Simulation for EOG characteristic

Case 4 針對胃電圖(ECG)的分布頻帶(DC~250Hz)，首先經由電流平衡式儀表 放大器(CBIA)將模擬 ECG 振幅(250uV)、頻率(250Hz)的輸入訊號放大並抑制雜 訊後，接著將切換式電容濾波器(SCF)的切換時脈頻率設定在 3.33kHz 用以達成 Low-Pass 3dB 頻率在 100Hz，濾除訊號分佈頻帶以外的雜訊，最後再利用解碼器 2-bit 數位選擇訊號(01)將 PGA 增益設定在 11dB，整體電路放大倍率約 63.7dB。

Fig.3-27、全系統暫態響應模擬圖(四) Case 4：Pre-Simulation for ECG characteristic

根據以上全系統佈局前模擬的結果顯示(Fig.3-24~ Fig.3-27)，此電路架構的 確符合各種生理訊號量測的規格，所以可以進一步佈局驗證，確保此架構在

4 第四章

晶片實現、驗證與測試平台

本章在介紹晶片設計流程、佈局到佈局後的模擬結果、效能比較，及最後下 線、測試平台規劃與驗證等考量。