[发明专利]一种适用于ECG信号处理的逐次逼近型模数转换器电路

说明书

本发明提供了一种适用于ECG信号处理的逐次逼近型模数转换器电路，包括采样保持电路、两级动态比较器电路、动态SAR逻辑电路和编码器电路；采样保持电路包括两倍栅压自举开关和差分电容阵列；两倍栅压自举开关与差分电容阵列的上极板连接；上极板与两级动态比较器电路的差分输入端连接；两级动态比较器电路的输出端与动态SAR逻辑电路的输入端连接；动态SAR逻辑电路的暂存码输出端与编码器电路连接；动态SAR逻辑电路的同步信号输出端与两级动态比较器电路的控制信号输入端连接；编码器电路的输出端与差分电容阵列的控制开关连接。本发明提高了采样开关的线性度，降低了由失调电压引起的信号失真，降低了SAR逻辑单元的漏电效应，进而降低功耗。

技术领域

本发明涉及数模转换领域，尤其涉及一种适用于ECG信号处理的逐次逼近型模数转换器电路。

背景技术

随着物联网技术的不断发展，可穿戴、便携式设备正广泛地应用于生物医疗、环境监测、辅助驾驶等领域。而由于自然界中存在的信号都是模拟的，电子设备存储、处理分析的是数字信号，因此模数转换器(ADC)则是构成可穿戴设备的重要模块。另外，由于此类设备通常采用纽扣电池或者小型锂电池供电，所以此类设备对功耗要求十分严苛，因此超低功耗ADC的研究一直备受关注。

常见的模数转换器有sigma-delta型，快闪型(FlashADC)，逐次逼近型(SARADC)，流水线型(PipelineADC)等种类。由于过采样技术以及噪声整形的应用，sigma-deltaADC的分辨率通常较高，因此其多应用于高精度场景。FlashADC又称为全并行ADC，其结构简单且速度快，但其面积和功耗会随着精度增加而大幅增加，因此其常用于高速低分辨率的应用中。Pipeline型ADC则通常应用于中高速场合。SARADC的速度和精度都为中等，但在低功耗方面表现优秀，且其电路结构简单，从而广泛应用于中低速低功耗应用，如可穿戴设备或微型传感器中。

传统的SARADC所采用的动态比较器的功耗较高且失调电压较高；传统的SAR逻辑单元功耗较高，比较器的失调等方面仍存在一定不足；传统的电容开关时序功耗较高。研究者希望在确保模数转换器动态性能的前提下，降低转换器的功耗，降低失调电压对转换器性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于公开一种适用于ECG信号处理的逐次逼近型模数转换器电路，解决现有技术中动态比较器功耗高，失调电压较大，动态SAR逻辑单元功耗高，电容开关时序功耗高的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于ECG信号处理的逐次逼近型模数转换器电路，包括采样保持电路、两级动态比较器电路、动态SAR逻辑电路和编码器电路；

采样保持电路包括两倍栅压自举开关和差分电容阵列；

两倍栅压自举开关与差分电容阵列的上极板连接；

上极板与两级动态比较器电路的差分输入端连接；

两级动态比较器电路的输出端与动态SAR逻辑电路的输入端连接；

动态SAR逻辑电路的暂存码输出端与编码器电路连接；

动态SAR逻辑电路的同步信号输出端与两级动态比较器电路的控制信号输入端连接；

编码器电路的输出端与差分电容阵列的控制开关连接。

优选地，所述采样保持电路用于对输入的ECG模拟信号进行采样，以及用于将电压保存在差分电容阵列的上极板。

优选地，两倍栅压自举开关中的开关管包括传输门结构，传输门结构包括nmos管和pmos管。

优选地，所述差分电容阵列为采用了二进制权重的差分电容阵列。