[发明专利]量化及转换方法、控制电路、模数转换器及心脏起搏器

说明书

公开了用于低活动度信号的量化及转换方法、控制电路、模数转换器及心脏起搏器，量化方法包括，比较采样信号得到最高位MSB位的值，确定预设量化值、低位的变化方向DIR，按照DIR的值从低位到高位依次修改预设量化值，当比较器输出结果翻转时，从高位到低位逐次量化。模数转换器中，采样保持电路通过电容和反相器结构将采样开关的栅源电压固定在电源VDD的预定范围内，动态锁存比较器包括输出失调校准结构，输出失调校准结构包括预比较器和锁存器，CDAC电容阵列为带有确定量化方向的DIR寄存器控制的电容C_D的共模恒定电容阵列，数字控制电路连接CDAC电容阵列和CDAC电容阵列以输出电容阵列和寄存器的控制信号。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别是一种用于低活动度信号的量化方法、模数转换方法、数字控制电路、模数转换器及心脏起搏器。

背景技术

目前，中国有几千万心动过缓、心律不齐、传导阻滞的病人依靠心脏起搏器维系生命。植入式心脏起搏器时刻监控心跳，必要时通过与心肌接触的起搏电极发出刺激脉冲信号，以保证心脏按正常节律跳动。起搏器成功地治疗了缓慢性心律失常，挽救了成千上万患者的生命。由于植入式心脏起搏器需要通过手术放置在胸前皮下，容易引发感染，所以植入式心脏起搏器的小型化和多功能化是起搏器的发展的重要方向。但由于电池技术发展缓慢，而植入式心脏起搏器需要在体内正常工作十年左右，就需要起搏器电路有极低的功耗。作为起搏器中连接心电信号和后端处理桥梁，模数转换电路的功耗和性能直接影响起搏器的功耗和性能。在固定采样率和分辨率的奈奎斯特型模数转换器中，逐次逼近型模数转换器具有低功耗、中等速率和精度的特点，常用于生物电信号处理过程中，如果需要进一步降低功耗，则需要对逐次逼近型模数转换器进行优化。心脏内心电信号不同于其他正弦类的模拟信号，是由心肌细胞去极化和复极化的动作电位构成，因此心电信号在一个周期内电脉冲占空比很小，即在800ms的周期内大约只有25ms左右的脉冲，其余时间心电信号中只有噪声干扰而基本不变。因此使用固定采样率和分辨率的，在心电信号不变时采样量化会产生不必要的功耗浪费，因此降低针对心电信号量化的模数转换器功耗是具有重要意义的。模数转换器的功耗由数字电路功耗、电容阵列电压功耗和比较器的动态功耗组成，降低这三者的功耗是当前主要的研究方向。目前，降低模数转换器功耗的方法除了采用更低的电源电压外，还包括使用非固定采样率和分辨率的量化方法，这些方法虽然可以降低功耗，但是不利于后端对量化信号的处理，而且数字数值逻辑复杂不利于降低整体功耗。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的提出了一种用于低活动度信号的量化方法、模数转换方法、数字控制电路、模数转换器及心脏起搏器，特别是应用于心脏起搏器，针对低活动度的心电信号量化的低位逐次逼近模数转换电路被提出，该电路以可以根据信号的变化幅度确定模数转换器的量化次数，达到降低比较器和电容阵列的动态功耗。该模数转换电路以共模恒定型SAR ADC为基础，采用固定采样率和分辨率，便于心电信号的后端处理，具有结构简单和模拟电路功耗等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种用于低活动度信号的实时量化方法包括以下步骤，

第一步骤，比较采样信号得到最高位MSB位的值，

第二步骤，确定预设量化值低位的变化方向DIR，

第三步骤，按照DIR的值从最低位向高位依次修改预设量化值，

第四步骤，比较器输出结果翻转时，从高位到低位逐次量化。