随着微电子技术的发展,将电子电路系统植入到生物体内的设想得以实现。低功耗、高集成度、高性能的植入式微电子系统已经成为当今生物医学工程领域的研究热点。本课题选用逐次逼近结构,设计实现了一款用于植入式无线神经信号采集系统的12位的A/D转换器,并进行了MPW流片和测试。本文在分析第一版芯片测试结果的基础上,从系统结构、单元模块电路和版图三个方面对A/D转换器进行设计和优化。结构上,A/D转换器采用全差分结构,其优势主要有扩展输入动态范围,提高抗噪声性能以及抑制非理想效应的影响等。D/A转换器采用高位电荷按比例缩放和低位电压按比例缩放的混合结构,降低了最大元件和最小元件之间的比值,能够以较小的芯片面积达到所需要的匹配精度。高位电容阵列能够实现采样和保持功能,省去了独立的采样保持电路。A/D转换器周期性地进入待机状态,能够有效降低功耗。D/A转换器的设计过程中,主要从精度和速度两个方面做分析,对单位电容和开关阵列进行了设计优化。比较器的设计则重点关注失调电压的消除和功耗的节省。通过输出存储的方法消除比较器失调电压的影响。周期性关断电源的方式可以达到降低比较器功耗的目的。带隙基准源选用电流模结构,加入了编程修调电路,通过改变电阻阵列的连接关系,得到所需要的基准电压。A/D转换器采用Chartered 0.35μm 3.3V CMOS工艺实现。第一版芯片的测试结果显示,它的微分非线性高达2.2LSB,有效位为9.4bits。第二版芯片的仿真结果显示,它的微分非线性和积分非线性都小于1LSB,有效位为11.9bits,核心电路的功耗为43.07?W,面积为543μm×509μm。同时,通过版图上的改进优化,第二版芯片的测试性能有望比第一版有较大的提高。该A/D转换器具有中等精度、功耗低、面积小等特点,可以应用于植入式无线神经信号采集系统。