應(yīng)用于生物電信號(hào)采集系統(tǒng)的SARADC研究與設(shè)計(jì).pdf

1、生物電信號(hào)能夠反映人體的基本生理情況，通過(guò)對(duì)生物電信號(hào)進(jìn)行采集和處理，可以為臨床醫(yī)療、疾病預(yù)防等提供診斷依據(jù)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）起著連接模擬生物電信號(hào)前端采集電路和后端數(shù)字處理電路的重要作用，是生物電信號(hào)采集系統(tǒng)中的核心模塊。逐次逼近（SAR）模數(shù)轉(zhuǎn)換器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗較低、面積較小等優(yōu)點(diǎn)在生物電信號(hào)采集系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。
　　本文從生物電信號(hào)采集系統(tǒng)的應(yīng)用出發(fā)，研究和設(shè)計(jì)了一款低功耗，10-bit分辨率，100KS/s

2、采樣率的全差分開(kāi)關(guān)電容式SAR ADC。首先，本文設(shè)計(jì)了一種基于共模電平(VCM-based)的上極板采樣分段電容式DAC，減小了芯片面積，大幅度降低了功耗。設(shè)計(jì)12-bit分段電容DAC結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)10-bit精度，能夠較大程度地減小橋接電容引入的非線性誤差，增大有效位數(shù)。且采用自舉（bootstrap）開(kāi)關(guān)作為采樣開(kāi)關(guān)，減小了采樣過(guò)程中引入的非線性。其次，本設(shè)計(jì)的比較器采用三級(jí)預(yù)放大器和一級(jí)鎖存器級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，增大了比較器的比較速度和精

3、度。采用輸出失調(diào)存儲(chǔ)的校準(zhǔn)方法對(duì)比較器進(jìn)行校準(zhǔn)，減小比較器的失調(diào)對(duì)SAR ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換性能的影響。最后，設(shè)計(jì)控制SAR ADC工作的逐次逼近邏輯控制電路以及開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)?？刂艱AC和比較器完成失調(diào)校準(zhǔn)、采樣、比較、休眠以及數(shù)據(jù)輸出一系列過(guò)程，完成整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的仿真。
　　本設(shè)計(jì)采用SMIC0.18μm CMOS工藝，電源電壓為1.8V，在Cadence仿真工具Spectre下對(duì)設(shè)計(jì)的SAR ADC進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果顯示