[发明专利]一种逐次逼近型模数转换器、心电信号采集设备及方法

说明书

本发明实施例提供了一种逐次逼近型模数转换器、心电信号采集设备及方法，所述逐次逼近型模数转换器包括多路复用器、N位加法器、采样时钟和逻辑控制单元。该方法能够适用于大量心电信号数据采集传输的应用下，与传统的心电信号采集方法相比，该方法的数据压缩比是传统信号采集方法的7.5倍，且能够节省90%的电量。

技术领域

本发明涉及集成电路涉及技术领域，更加具体涉及一种生理小信号的优化采集方法，实现对数据的压缩。

背景技术

人体生理信号能为医生的诊断提供许多有价值的信息。在大多数情况下，在相当长的一段时间内记录信号数据是可行的。比如，心电信号可被用来诊断心率失常。因为心率失常可能会突然地发生，所以长期记录心电信号是准确诊断的必要条件。所以记录心电信号的设备应该是可移动的，这就要求了电子设备需要低功耗，并有较大的内存来采集和存储连续几天的信号数据。那么减少设备的采集样本数量对于减少内存大小和功耗是至关重要的。

为了减小采样设备中采样数据的大小，生物信号通常在奈奎斯特速率或更高的情况下，通过模数转换器（ADC）采样模拟信号并转换成数字信号。然后使用压缩技术来压缩采样数据，以减少保存数据所需的内存大小。但是，虽然这一方法仅仅减小了数据量大小，而整个电路的功耗却没有降低。如果降低采样率发生在数字化过程中，则会导致电路的模拟部分降低功耗。因此，用于减少采样数量的方法应该与ADC的体系结构兼容。同时，通过降低采样率也可以降低传输功耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是心电信号的采集中数据的压缩，通过传输压缩后的数据，能够节约更多的时间，同时也更加的节约功耗。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种逐次逼近型模数转换器，所述逐次逼近型模数转换器包括多路复用器、N位加法器、采样时钟和逻辑控制单元。

进一步的，所述多路复用器用来将N个输入通道的数据复用到一个输出通道上；

所述N位加法器包括四端输入端口，输出端口会根据输入电压来输出对应的高低电平。

进一步的，所述逻辑控制单元包括由场效应管构成的比较器，对所述第N次输入信号电压采集电压、所述第N-1次输入信号电压以及所述阈值电压V_th比较，并输出对应的采集值。

进一步的，所述对所述第N次输入信号电压采集电压、所述第N-1次输入信号电压以及所述阈值电压V_th比较，包括：

第一个半周期中，第N次输入信号电压被采集；

在第二个半周期中，对所述第N次输入信号电压采集电压与第N-1次输入信号电压比较，比较的结果会锁存在触发器中作为所述N位加法器的进位输入；

在第三个半周期中，所述N位加法器会与阈值电压V_th做加减法得到数模转换器的电压值；

在第四个半周期中，当第N次输入信号电压值与第N-1次输入信号电压值的差值大于阈值电压V_th时，所述逻辑控制单元输出低电平，而第N次输入信号电压值与第N-1次输入信号电压值的差值小于所述阈值电压V_th时，所述逻辑控制单元会输出高电平。

进一步的，所述采样时钟包括两种系统时钟信号，所述两种系统时钟信号对应两种采样频率，分别为高采样频率和低采样频率，所述采样频率会根据信号的情况在所述高采样频率与所述低采样频率之间变化。

进一步的，所述高采样频率CLK_H为280-310Hz，所述低采样频率CLK_L为25-35Hz。