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A_2.89_uW_Dry-Electrode_Enabled_Clockless_Wireless_ECG_SoC_for_Wearable_Applications

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标签: ECG

ECG

心电图

心电图

This  paper  presents  a  fully  integrated  wirelesselectrocardiogram  (ECG)  SoC  implemented  in  asynchronousarchitecture,  which  does  not  require  system  clock  as  well  asoff-chip  antenna.  Several  low  power  techniques  are  proposedto  minimize  power  consumption.  At  the  system  level,  a  newlyintroduced  event-driven  system  architecture  facilitates  the  asynchronous  implementation,  thus  removes  the  system  clock  leadingto  a  true  ECG-on-chip  solution.  A  DC-coupled  analog  front-endis  introduced  together  with  a  baseline  stabilizer  to  boost  the  inputimpedance  to  3.6  G  and  mitigate  the  electrode  offset,  which  isless  sensitive  to  motion  artefact  and  contact  impedance  imbalance,  making  it  well  suited  for  dry-electrode  based  applications.

Level-crossing  analog-to-digital  converter  (LC-ADC)  is  employedto  take  the  advantage  of  burst  nature  of  ECG  signal  leading  to  atleast  5  times  reduction  in  sampling  points  compared  to  Nyquistsampling.  A  digitally  implemented  impulse-radio  ultra-widebandtransmitter  is  seamlessly  integrated  with  LC-ADC  and  an  on-chipantenna  for  wireless  communications.  Implemented  in  0.13  μmCMOS  technology,  the  ECG-on-chip  consumes  2.89  μW  under1.2  V  supply  while  transmitting  the  raw  ECG  data,  which  attainsone  order  of  magnitude  lower  than  the  current  state-of-the-artdesigns.  The  fully  integrated  ECG  SoC  requires  no  externalclocks  and  off-chip  antenna,  making  it  a  good  candidate  for  lowcost  and  disposable  wireless  ECG  patches,  such  as  epidermalelectronics.

Index  Terms—  Electrocardiogram  (ECG),  dry-electrode,  highinput  impedance  IA,  DC-coupled  IA,  event-driven,  level-crossingADC,  asynchronous,  clockless,  impulse-radio,  wearable  biomedical  sensor,  epidermal  electronics.

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