论文部分内容阅读
糖尿病并发症的死亡率在发达国家居死亡原因的第四位。通过植入式血糖传感器可以实现对糖尿病人血糖值的连续监测,对于糖尿病人的监护和自我保健具有重要的意义。基于射频识别(RFID)的植入式血糖传感器标签采用电磁感应的工作原理,通过体外的读写器提供能量,并发送和接受信号,不需要电池供电,是一种具有很大潜力的连续血糖监测的器件。植入式葡萄糖酶传感器接口电路实现体内葡萄糖传感器电流的放大以及数字量化。酶传感器接口电路应具有高的电流检测灵敏度,能够实现大动态范围的电流检测,并且具备低功耗的特点以免引起人体组织的发热和损伤。本文分析了植入式葡萄糖酶传感器接口电路的系统设计指标。设计了T开关、源极偏置和CDS技术减小漏电流、沟道电荷、offset和噪声等非理想因素对fA电流检测电路的影响。提出了fA级别微弱电流接口电路的架构和测试方案。采用改变积分周期的CDS积分电路实现了高灵敏度、大动态范围的电流检测。设计了全MOS管的分流电路用于fA电流的产生、外部校准和测试。实现了8位100kS/s的低功耗SARADC进行数字量化。完成了上述接口电路的设计和仿真,并从关键节点和路径、匹配以及衬底噪声方面对电路版图进行了优化。在SMIC13μm1P8M工艺下进行了流片。测试结果表明,分流电路和积分电路在每个量程以及各量程之间都具有很好的线性度。SAR ADC的有效位为7.8位,DNL和INL分别为-0.15～+0.15LSB和-0.4～+0.3LSB,植入式葡萄糖酶传感器接口电路的动态范围达到10fA-1nA,灵敏度达到10fA。接口电路在用锡纸密封的测试环境下得到的最小漏电流为4fA,电路的总功耗为7.2μW。