生物醫(yī)學(xué)用ADC中Sigma-Delta調(diào)制器的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，便攜式生物醫(yī)學(xué)電子設(shè)備應(yīng)運而生，它要求設(shè)備使用電池供電；生物醫(yī)學(xué)信號一般具有超低頻、低幅度的特征，處于高閃爍噪聲頻段。因此，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的ADC調(diào)制器在功耗、精度等方面提出了更高的要求。
　　針對上述要求，本文提出了一款應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)信號的低功耗sigma-delta調(diào)制器。在深入了解和分析了sigma-delta調(diào)制器的基本理論和原理后，運用Matlab/Simulink對sigma-delta調(diào)制器進行

2、了理想和非理想系統(tǒng)的建模仿真，確立了四階全前饋一位量化開關(guān)電容Sigma-delta調(diào)制器結(jié)構(gòu)。調(diào)制器包括積分器、量化器、反饋DAC、兩項非交疊時鐘、斬波開關(guān)等子模塊。
　　第一級積分器中，提出了一種低功耗、性能優(yōu)良的OTA。該OTA采用負(fù)阻負(fù)載技術(shù)和自適應(yīng)偏置技術(shù)分別提高放大器的增益和轉(zhuǎn)換速率；采用電流鏡型技術(shù)降低功耗，并通過控制開關(guān)來關(guān)斷非工作狀態(tài)下的運放電源以進一步降低功耗；采用新型開關(guān)電容共模反饋電路，使共模電壓可在一個時

3、鐘周期內(nèi)快速穩(wěn)定，且不增加額外的功耗，不限制輸出擺幅。OTA的增益為62.64 dB，相位裕度為62.9°，單位增益帶寬為2.06 MHz，壓擺率為1 V/μs，輸入噪聲（1 kHz）為111 nV/sqrt（Hz），功耗為7.5μW，符合在生物醫(yī)學(xué)信號領(lǐng)域應(yīng)用的ADC調(diào)制器在低功耗、高精度等方面要求。
　　本sigma-delta調(diào)制器采用SMIC0.18-μm CMOS工藝設(shè)計與仿真，供電電壓1.8 V，過采樣率為64，信號帶