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随着微电子技术的发展，植入式生物医学用芯片的研究成为热点。针对植入式生物电信号采集系统，模数转换器（ADC）作为核心模块要求具有低功耗、高能效的特点。ADC的综合指标（Figure of Merit，FOM）用于衡量ADC能效，近年来高能效ADC的FOM一般控制在100fJ/conv-step以内。本文基于Chartered0.18μm CMOS工艺，开展采样率100kHz、分辨率10-bit、逐次逼近寄存器（SAR）结构的高能效ADC研究与设计。为了实现SAR ADC的高能效，本设计主要围绕降低电源电压、引入自定时逻辑、采用分段式电容DAC和优化比较器等方面开展工作。第一，本设计电源电压由1.8V调整为1V，但是低电源电压对于采样开关，引入更多非线性因素的影响，减小输入动态范围。为此本设计采用电压倍增器电路，增强采样开关的驱动信号，解决低驱动电压引起的低输入动态范围的问题。第二，传统逐次逼近逻辑允许比较器的响应时间短，需要牺牲功耗来提高速度。而比较器加入自定时控制逻辑，能获得相对长的响应时间，故在特定速度要求下，加入自定时控制逻辑能避免比较器能量的过分浪费。第三，本设计依据改进型分段式电容DAC结构搭建12-bit DAC，以此实现10-bit精度。相对于以10-bit分段式电容DAC实现10-bit精度，能够更好地克服分段式电容DAC的耦合电容引起的误差。同时，本设计DAC利用串联的单位电容作为最低位电容，保证12-bit DAC总电容面积足够小。第四，比较器是ADC的核心部分，采用两级级联的结构，第一级为增益大的预放大电路，第二级为速度快、功耗低的锁存比较器，利用输出消失调的技术，实现了高精度高能效的比较器。最后，基于Cadence仿真工具Spectre对本设计ADC的整体性能进行仿真，仿真结果表明ADC静态性能比较理想，差分非线性DNL为-0.4LSB/+0.4LSB，积分非线性INL为-0.3LSB/+0.6LSB；信噪失真比SNDR为61.3dB，有效位ENOB为9.9，功耗为7.0μW，FOM为73fJ/conv-step，到达了高能效ADC的水平。最终完成了版图的设计，核心版图面积为0.78×0.43mm2。