適用于多通道生物信號采集系統(tǒng)的增量型Sigma-Dalta ADC設(shè)計.pdf

1、當前，植入式和便攜式生物醫(yī)療儀器已經(jīng)逐漸進入了人們的視野，而多通道生物信號采集系統(tǒng)則是其中的核心模塊。為了滿足多個信號采集通道、高信號還原性能和微型化等設(shè)計要求，本文提出了適用于多通道生物系統(tǒng)采集系統(tǒng)的高精度低功耗增量型Sigma-Delta ADC。
　　設(shè)計方案主要包含增量型Sigma-Delta調(diào)制器及數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計。與傳統(tǒng)Sigma-Delta調(diào)制器不同的是，增量型設(shè)計中需要考慮額外的復(fù)位信號和過采樣率等限制條件。綜

2、合考慮系統(tǒng)需求和不同結(jié)構(gòu)的性能，本文采用了3階單比特量化CIFF結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)建模仿真中，為了更為接近實際情況，噪聲和積分器中運放的非理想因素都被加入到理想模型之中。噪聲包含熱噪聲和閃爍噪聲兩部分，運放中的非理想因素包括DC增益、增益帶寬積(Gain Bandwidth，GBW)和擺率(Slew-Rate，SR)等。
　　在電路實現(xiàn)設(shè)計中，采用了一級電流鏡結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)積分器中的運放，且其中采用電流消耗（Current Starvati

3、on）技術(shù)和電阻補償技術(shù)來提升運放增益和帶寬等性能，使運放能更為穩(wěn)定地工作。調(diào)制器中采用了斬波調(diào)制技術(shù)來抑制低頻閃爍噪聲。為解決低電源電壓所導(dǎo)致的開關(guān)非線性問題，采用了時鐘電壓提升技術(shù)。仿真表明在幅值為-12dB，頻率為4kHz的正弦波輸入下，調(diào)制器的信號噪聲失真比(Signal-to-Noise and Distortion Ratio，SNDR)達到了96.9dB，功耗和品質(zhì)因素（Figure of Merit，F(xiàn)OM）分別為40μ