用于可穿戴醫(yī)療設(shè)備的10位SAR ADC的設(shè)計(jì).pdf

1、如今，越來越多的人開始注重自身疾病的預(yù)防和早期發(fā)現(xiàn)，因而可穿戴式醫(yī)療設(shè)備有了越來越高的關(guān)注度及廣闊的市場前景。人體是可穿戴設(shè)備的工作環(huán)境和載體，設(shè)備測得的人體健康指標(biāo)多為模擬信號，因而需要一個性能良好的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，來實(shí)現(xiàn)從連續(xù)的模擬信號到離散的數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換，以便進(jìn)行后續(xù)的數(shù)字信號處理。本文采用BCD1800.18μm CMOS工藝，實(shí)現(xiàn)了一個應(yīng)用于可穿戴式醫(yī)療系統(tǒng)的10位異步逐次逼近型ADC，旨在實(shí)現(xiàn)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(diǎn)，最終選擇使用SAR結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，即逐次逼近型。按照SAR ADC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)主要分為三個部分，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（DAC）的設(shè)計(jì)、比較器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和數(shù)字邏輯控制部分的設(shè)計(jì)，本文的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是模擬電路部分。其中DAC采用改進(jìn)的分段電容陣列式結(jié)構(gòu)，比較器由預(yù)放大級、Latch鎖存器和輸出緩沖級三部分組成，一級預(yù)放大即可完成10位的電壓分辨率，并且用輸入失調(diào)消除的方法，能夠消除10mV輸入失調(diào)電

3、壓的影響。系統(tǒng)中引入了高低電平轉(zhuǎn)換電路，可以使數(shù)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(shè)計(jì)基于Cadence公司的Spectre電路仿真軟件進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和仿真，并對部分參數(shù)的不同工藝角進(jìn)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(shù)(ENOB)可達(dá)9.97 bit，積分非線性誤差（INL）和微分非線