13、无线医疗应用中的CMOS电路设计解析

无线医疗应用中的CMOS电路设计解析

1. 接收器架构与系统预算

1.1 接收器架构选择

由于300 kHz的信道间隔，若不使用BAW滤波器，超再生架构在实现信道选择性方面将面临困难。例如，当通过Q增强使滤波器Q值约为500时，邻道抑制小于3 dB。

在发射机中已有PLL的情况下，可在零中频或低中频架构的接收机中复用它。不过，由于信道带宽小于300 kHz，零中频接收机易受直流偏移和MOS闪烁噪声的影响，而低中频接收机对闪烁噪声不太敏感，且能通过多相滤波器提供足够的镜像抑制。

1.2 系统预算计算

为确定所需的接收器性能，需考虑以下约束条件：
1. 信道带宽为300 kHz。
2. 采用二进制FSK调制，假设为非相干检测，目标误码率（BER）为1E - 3。
3. 发射机与接收机之间的距离为3 m，在400 MHz时，路径损耗约为35 dB。
4. 考虑人体损耗、天线损耗等，额外增加40 dB的损耗。

基于这些条件，计算得出热噪声基底为：
[N_{TH} = –174 dBm/Hz + 10\times log_{10}(300k) = –119 dBm]

在最大距离3 m处，假设发射机最大输出功率为 - 16 dBm，考虑路径损耗和其他损耗后，接收机在天线处检测到的功率为 - 91 dBm。对于指定BER下的非相干FSK检测，需要约12 dB的信噪比。考虑3 dB的组件变化实现余量，所需的接收器噪声系数约为13 dB。

2. 低噪声放大器（LNA）

2.1 LNA的作用

低噪