闫 潇，王俊宇

(复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室，上海201203)

随着集成电路技术的发展，片上系统(System on Chip，SoC)因其在功耗、面积及成本上的优势逐渐替代了分离器件.在植入式医疗电子应用领域，为了实现无线可植入的应用需求，生物医疗电子系统应尽可能地降低能量消耗［1-2］.作为生物医疗电子系统必不可少的模块，模数转换器(Analog-to-Digital Convertor，ADC)将反映人体生理特征的电化学模拟信号转化为数字信号，以便后续电路的处理.由于医疗电子领域的生物信号具有低频特性并且容易受到人体内外噪声的干扰，因此一个低功耗、中等精度和速度的逐次逼近型(Successive Approximation Register，SAR)模数转换器非常适合于医疗电子领域的应用［3］.

本文针对植入式医疗电子的应用设计了一款低功耗8位逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)，并且进行了流片验证.为了降低功耗，SAR ADC采样开关采用无源的NMOS和PMOS对，子数模转换器由没有任何静态功耗的电容阵列构成，比较器采用了优化的动态比较器.为了减小动态比较器的失调电压，在保持比较器MOS管总尺寸不变的情况下，对动态比较器的各个MOS管的尺寸进行了优化.设计的SAR ADC在采样速率为100 kS/s时功耗为3.2μW.

1 SAR ADC设计

1.1 SAR ADC 架构

植入式医疗电子系统中的ADC一般不需要很高的采样率［4］，例如心电图(ECG)、脑电图(EEG)、肌电图(EMG)、葡萄糖传感器输出信号、脱氧核糖核酸(DNA)响应信号等的频率一般都低于100 kHz(表1).此外，这些生物信号容易受到体内外各种噪声的干扰，8位分辨率的SAR ADC足以满足精度要求.因此，本论……