【摘 要】
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随着半导体和集成电路技术的飞速发展,各种电子设备已经走入了人们生活的方方面面,给我们的生活和感知都带来了很大的变化。其中便携式可穿戴设备是现今的新兴热点,该产品对
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随着半导体和集成电路技术的飞速发展,各种电子设备已经走入了人们生活的方方面面,给我们的生活和感知都带来了很大的变化。其中便携式可穿戴设备是现今的新兴热点,该产品对生物电信号和各类传感信号等外部模拟信号进行采样分析,随时记录用户的健康指数和生活习惯等信息,因此作为信号读取电路的模数转换器成为了设计的关键。本文针对便携式可穿戴设备应用的需求,提出了一款12位高精度低功耗的逐次逼近型模数转换器,整体电路为全差分结构以抑制衬底和电源噪声;数模转换器采用分段式电容阵列以减小单位电容个数和芯片面积;逻辑控制单元采用部分单调开关策略,在第一次开关切换时没有能量消耗,先比较后置位,与传统试错型开关策略相比降低90%以上的功耗,能量利用率高;同时还分析和设计了一款新型时域比较器,将电压信号转换为时间信号,再通过鉴相器鉴别相位差以获得比较结果,具有低功耗,低噪声的优点;最后本文设计了一款为SAR ADC提供参考电压的基准电压源。基于TSMC90nm工艺,本文实现和仿真验证了一款12位高精度低功耗SAR ADC,包括电路原理图和版图设计,前后仿真等,工作电压为1V,系统外部时钟为4MHz,采样频率为285k Hz,输入共模0.5V峰峰值为0.9V的正弦差分信号时,整体功耗仅为27,有效位数为11.12btis,FOM仅为58.8f J/conv,电路核心部分面积为400mm′500mm,各项指标均满足设计要求。
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