用于心电信号的能量最大化模拟信息转换系统

作者：池博浩; 江浩^*; 钱慧; 冯忱晖

来源：仪器仪表学报, 2021, 42(03): 213-220.

DOI：10.19650/j.cnki.cjsi.J2007122

• 随机解调器
• 压缩感知
• 亚奈奎斯特采样
• 模拟信息转换器
• 脉冲宽度调制
• 时间-数字转换
• 功率谱熵

现有便携式心电采集系统需要低功耗高分辨率的模拟数字转换模块,虽然基于脉冲宽度调制的模拟信息转换器(AIC)可以有效降低系统的采样速率,但是该系统量化部分的转化时钟与量化精度成正比,因此存在功耗过高的问题。依据心电信号的能量不均衡特性,提出一种基于功率熵的精度可调时间-数字转换模块(TDC)设计方法。以能量最大化作为设计准则的基本思想,通过分析ECG信号的功率谱熵,确定系统观测向量所需的最小量化精度,实现AIC时间编码系统的优化设计。测试结果表明,该设计方法能够在压缩比为4,重构信噪比为38.91 dB,重构精度为0.36%的情况下,在采样心电信号的同时减少了80%的TDC内部时钟动态翻转,从而有效降低功耗。