一种混合结构逐次逼近型模数转换器的研究与设计

作     者：肖航 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗谦

授予年度：2022年

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：模数转换器 C2C电容结构 LMS校正算法 数字前台校正 

摘      要：随着现代微电子技术的成熟以及IC行业的发展,芯片的集成度不断上升。相比于规模庞大的数字电路,模拟电路的运用相对较少,然而其在很多电路系统中有着不可替代的作用和地位。不同于数字电路对逻辑电平的处理,模拟电路致力于对连续信号进行处理和应用,而其中的模数转换器(Analog-Digital Convertor,ADC)把环境中的连续的模拟信号识别转化为计算机可以处理的离散数字信号,在生物医疗,图像识别,安全监测,信息处理等方面有着广泛应用。论文设计了一款混合型结构SAR ADC,在SAR ADC中的数模转换(DigitalAnalog Convertor,DAC)结构中首次提出使用C2C结构和二进制分布结构(Capacitance Binary Weight,CBW)结合的方法,使得ADC电容阵列所需要的电容明显降低,大幅减小了电路面积以及DAC模块的功耗。同时提出这种新型ADC架构相应的校正算法,在引入足够的电容失配和寄生后仍然能够具有较好的静态/动态性能。论文提出了两种适用于不同应用需求的C2C+CBW混合型SAR ADC的结构及校正方案,都通过建模仿真予以验证。并选择其中硬件成本较低的方案,在130nm的BCD工艺中,设计了一款12bit 1MS/s的SAR ADC,低6位采用C2C电容结构,高6位采用二进制分布结构,完成了电路设计与仿真,电源电压为1.5V,在加入电路瞬态噪声后,有效位数为11.52bits,SFDR为87d B,SNDR为71.11d B,功耗为111.84μW。相较于传统SAR ADC,在相同的开关切换方式下,单位电容个数和DAC功耗都减少了98.43%。