JSSC 2012第7期Data Converters0.13μmSAR ADCDAC

A 53-nW 91-ENOB 1-kSs SAR ADC in 013- m CMOS for Medical Implant Devices Dai Zha

本文提出了一种用于医疗植入设备的超低功耗SAR ADC，功耗仅为53纳瓦。

0.13-μm CMOS, 1.0V/0.4V, 1kS/s, 9.1 ENOB

SAR ADC超低功耗医疗植入设备双电源电压全范围采样

▸创新点1：超低功耗设计策略（方法创新） - 通过简化ADC架构、降低晶体管数量和采用匹配电容DAC，实现了纳瓦级功耗（53nW），同时保持9.1位ENOB的高精度性能，特别适用于医疗植入设备的长期工作需求。

▸创新点2：双电源电压方案（电路创新） - 采用0.4V数字电源与1.0V模拟电源分离供电，在不影响性能的前提下降低15%总功耗，解决了传统单电源ADC在低电压下逻辑速度与功耗的矛盾问题。

▸创新点3：无开关自举的全范围采样技术（电路创新） - 通过创新的开关时序设计实现全量程采样，省去了传统开关自举电路和额外复位电压，减少了寄生效应和功耗开销，同时保持采样线性度。

▸创新点4：混合信号优化（系统创新） - 在0.13μm CMOS工艺下实现模拟/数字域协同优化，数字逻辑功耗仅占总功耗25%，展现了超低电压下模拟与数字模块的高效集成能力。

Abstract

This paper describes an ultra-low power SAR ADC for medical implant devices. To achieve the nano-watt range power consumption, an ultra-low power design strategy has been utilized, imposing maximum sim plicity on the ADC architecture, low transistor count and matched capacitive DAC with a switching scheme which results in full-range sampling without switch boot- strapping and extra reset voltage. Furthermore, a dual-supply voltage scheme allows the SAR logic to operate at 0.4 V , reducing the ov