用于可穿戴醫(yī)療設備的10位SAR ADC的設計.pdf

1、如今，越來越多的人開始注重自身疾病的預防和早期發(fā)現，因而可穿戴式醫(yī)療設備有了越來越高的關注度及廣闊的市場前景。人體是可穿戴設備的工作環(huán)境和載體，設備測得的人體健康指標多為模擬信號，因而需要一個性能良好的模數轉換器，來實現從連續(xù)的模擬信號到離散的數字信號之間的轉換，以便進行后續(xù)的數字信號處理。本文采用BCD1800.18μm CMOS工藝，實現了一個應用于可穿戴式醫(yī)療系統的10位異步逐次逼近型ADC，旨在實現低功耗、高精度的要求。

2、　　本文分析比較了幾種目前常用的ADC的不同特點，最終選擇使用SAR結構來實現設計，即逐次逼近型。按照SAR ADC的系統結構，設計主要分為三個部分，數模轉換電路（DAC）的設計、比較器系統的設計和數字邏輯控制部分的設計，本文的設計重點是模擬電路部分。其中DAC采用改進的分段電容陣列式結構，比較器由預放大級、Latch鎖存器和輸出緩沖級三部分組成，一級預放大即可完成10位的電壓分辨率，并且用輸入失調消除的方法，能夠消除10mV輸入失調電

3、壓的影響。系統中引入了高低電平轉換電路，可以使數字部分和模擬部分采用不同的電源電壓，同時加入了power down信號以減少功耗。
　　本設計基于Cadence公司的Spectre電路仿真軟件進行電路的設計和仿真，并對部分參數的不同工藝角進行仿真。ADC的電源電壓為3.3V，輸入范圍是從0.5V至2.5V之間，時鐘頻率為20MHz，采樣頻率為500kHz，有效位數(ENOB)可達9.97 bit，積分非線性誤差（INL）和微分非線