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用於PPG的自適應OLED驅動

為了解決switch oled健身環的問題，作者麥沙堤 這樣論述：

在過去的幾十年中，已經證明了許多基於非侵入式分光光度法和光體積描記法（PPG）的監測和成像技術，包括使用脈搏血氧飽和度估算動脈氧合。在醫學和神經科學研究以及移動式診斷、長期監測設備和健身追踪器的應用中都要求外形小巧，而非侵入性和與組織間便利的光學介面是上述技術普及的主要原因，尤其是在消費市場和監測特別脆弱的新生兒患者（如心血管疾病（CVD））中。然而，這伴隨著相當大的功耗，會影響系統晶片（SoC）的整體電流和功耗，因為可穿戴式醫療保健系統需要高水平的集成和低功耗操作.本文提出了一種自適應有機發光二極管（OLED）驅動器電路和自動強度控制技術，以降低PPG SoC的總體功耗為目標。 相較於現有

的技術，已節省了68％的功率。 此外，光電二極管（PD），類比前端（AFE）和OLED驅動器的集成減少了攜帶式系統的off-chip組件數量，使用單個探針，這種類型的設備可以覆蓋多個生命體徵，包括心率，血壓，呼吸頻率和氧飽和度（SpO2）。本論文提出的PPG傳感器基於反射率，測量點位於腕動脈處。 OLED傳感器發出的光穿透手腕中動脈並進行反射，然後被有機光電探測器（OPD）接收。光的透射率根據溫度、膚色等不同的環境條件而變化。因此，必須根據上述變化來調節發射光的強度。而在驅動器的部分，有兩種強度控制機制，即PWM和電流控制DAC。 PWM電路具有兩個組件，例如壓控振盪器（VCO）和rail-t

o-rail比較器。 VCO控制PWM的頻率和占空比，透過調整電容器值，能讓PWM的頻率在100Hz至10MHz之間變化，而脈衝重複頻率則在200Hz左右的頻率下使用，佔空比為1％。電流控制DAC的分辨率為3 bits，利用差分開關，輸出電流分為1 µA至100 µA 8個不同的階段，在這項工作中使用的PPG傳感器排列有多個OLED-OPD，為了降低功耗，電流導向DAC中將同時打開一個OLED。可編程增益放大器（PGA）用於調整類比前端（AFE）部件上的光強度。 PGA將決定接收信號的質量。我們設計了2：4多工解訊器，用於在OLED陣列上分配電流，實現自動調光控制機制/技術以降低強PPG信號時

的OLED功耗。上述驅動程序是基於TSMC180 nm技術實現/製造。