可重組的生醫(yī)應(yīng)用逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，生物醫(yī)療電子的發(fā)展越來(lái)越受到重視，特別是便攜帶式生理即時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)更是蓬勃發(fā)展。配合攜帶型裝置的要求，低功耗、小面積成了這些系統(tǒng)中電路必然的發(fā)展趨勢(shì)。在生物醫(yī)療信號(hào)系統(tǒng)電路中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）扮演將連續(xù)將模擬生理信號(hào)轉(zhuǎn)換成可處理的數(shù)字信號(hào)的重要角色，而數(shù)字信號(hào)再依使用需求作分析與處理統(tǒng)計(jì)。由于ADC在系統(tǒng)中使用頻繁，所以在ADC電路設(shè)計(jì)中，功耗就成為重要的考慮因素。
　　本文提出的可重組的逐次逼近型模擬數(shù)字

2、轉(zhuǎn)換器主要包含兩個(gè)方面來(lái)改善低電源電壓工作的狀況,并提高整體電路的效率：基于電荷再分配原理（Charge Sharing Switching(CSS) method）的切換方式；提出了單端橋式電容陣列DAC，來(lái)降低整體芯片面積和功率消耗，采樣保持電路Bootstrap開(kāi)關(guān)來(lái)改善線性度和采樣速率的問(wèn)題，由于逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器是重復(fù)使用一個(gè)比較器來(lái)進(jìn)行解碼，整體電路中數(shù)字電路所占比例非常高，可以通過(guò)降低工作電壓來(lái)較少功率消耗，不過(guò)工作

3、電壓降低也意味著信噪比（SNR）會(huì)更加惡化，使得比較器設(shè)計(jì)需有更高的解析度，本文采用雙電源電壓來(lái)解決數(shù)字電路的低功耗和模擬電路的信噪比問(wèn)題。本文提出的SAR ADC設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn)：
　　1.電源電壓可調(diào)（0.5V~1V），當(dāng)電壓下降，有利于降低整體功率消耗，維持在nW等級(jí)。
　　2.可根據(jù)使用者需求，來(lái)選擇不同的位元數(shù)，提供8位與10位元模式。
　　3.采用單端輸入，并使用橋式DAC，有助于減少面積，與傳統(tǒng)電容陣列

4、相比減少了16倍。
　　本文SAR ADC的數(shù)字電路工作于0.5V，模擬電路10位元和8位元分別工作于1V與0.6V，布局布線前仿真平均功率消耗分別為1.35μW和0.15μW，DNL分別介于-0.009LSB~0.22LSB和-0.02LSB~0.21LSB；INL分別介于-0.2LSB~0.5LSB和-0.25LSB~0.25LSB；SNR分別為56.938dB和48.503dB。版圖布局后仿真平均功率分別為2.07μW和0.