检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张斌哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

模数转换器(ADC)作为连接模拟电路和数字电路的桥梁，在工业、军事领域都获得了广泛的应用。过采样ADC在所有类型ADC中具有最高的分辨率，全并行ADC具有最快的比较速度，相比于其它结构，逐次逼近ADC在精度和速度上采取了折中，并且具... 详细信息

模数转换器(ADC)作为连接模拟电路和数字电路的桥梁，在工业、军事领域都获得了广泛的应用。过采样ADC在所有类型ADC中具有最高的分辨率，全并行ADC具有最快的比较速度，相比于其它结构，逐次逼近ADC在精度和速度上采取了折中，并且具有低功耗低成本的优势。本课题设计的逐次逼近ADC应用于微加速度计接口电路的电容自校准模块中，本文从逐次逼近ADC的工作原理入手，完成了逐次逼近ADC中核心电路模块的设计和仿真和逐次逼近ADC系统的仿真。本课题基于0.5um COMS工艺设计了12位逐次逼近ADC，其工作电压为5V，采样频率250KS/s，输入信号范围0～5V。选择电荷定标式逐次逼近ADC结构，提高了逐次逼近ADC的精度；采用电荷再分配的方式实现二进制搜索算法，有效的降低了系统功耗；分段电容结构减小了电容阵列的总电容，有效减小了芯片面积和功耗；采用预放大级加锁存比较器的级联结构设计了高速高精度比较器，对比较器采用失调校准技术减小比较器的失调电压，提高了比较器的比较精度；数字控制电路采用全定制晶体管级设计，采用最少的触发器实现数字控制功能，降低了系统功耗。仿真结果显示，所设计的逐次逼近ADC的微分非线性及积分非线性分别为0.4LSB和0.5LSB，信噪比为69.8dB，信噪失真比为66.9dB，有效位数为10.8bits，系统功耗为8.01mW。

关键词：逐次逼近ADC 分段电容结构高速高精度比较器失调校准

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14位SAR ADC的电路设计

14位SAR ADC的电路设计

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作者：张煜欣哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着物联网技术和数字通信设备的迅速普及,数字信号处理技术及相关技术发展迅速。模数转换器（Analog to Digital Converter,ADC）作为模拟信号和数字信号的沟通桥梁,在实现模拟信号转换为具有高速、抗干扰性强的数字信号起到至... 详细信息

近年来,随着物联网技术和数字通信设备的迅速普及,数字信号处理技术及相关技术发展迅速。模数转换器（Analog to Digital Converter,ADC）作为模拟信号和数字信号的沟通桥梁,在实现模拟信号转换为具有高速、抗干扰性强的数字信号起到至关重要的作用。逐次逼近型模数转换器（Successive Approximation ADC,SAR ADC）具有结构简单、高精度以及低功耗等优势,广泛应用于便携式产品、图像视频传输、无线传感网络、工业控制等领域。SAR ADC成为了近几年ADC研究的热点,得到了广泛的关注。本文基于以上背景,设计了14位高精度、低功耗的SAR ADC电路。本文设计的SAR ADC电路包括参考电压模块、比较器模块、数模转换器（Digital to Analog Converter,DAC）和数字逻辑控制模块。在设计参考电压模块时,采用分段温度补偿和数字修调技术,设计低温漂、高精度带隙基准,通过误差放大器将带隙基准输出电压进行升压,作为SAR ADC的参考电压。基于开环比较器和可再生比较器结构设计具有高精度的比较器。在DAC电路设计中,采用分段式电容阵列结构,可以提高SAR ADC的转换速度和精度,并在低位电容阵列采用电容串并结构,有效的减少SAR ADC的面积。在设计数字逻辑控制模块时,使用Verilog语言实现逐次逼近逻辑,并设计内部时钟电路,为比较器模块提供时钟信号。基于华虹宏力0.11μm CMOS工艺,对SAR ADC进行模块和整体仿真并绘制SAR ADC模拟版图。在电源电压为3.3V,仿真温度在-40°C～125°C范围内,带隙基准温度系数为2.18ppm/°C,带隙基准输出电压为1.2V,参考电压输出2.4V。正常工作下,比较器模块可实现4μV的精度,功耗为1.667m W。整体SAR ADC的后仿真结果为:在时钟频率为18MHz,采样频率为900k Hz,输入信号频率为385Hz,幅度为2.4V的正弦信号,仿真的信噪比（Signal Noise Ratio,SNR）、信噪失真比失真信噪比（Signal to Noise and Distortion Ratio,SNDR）、无杂散动态范围（Spurious Free Dynamic Range,SFDR）和谐波失真（Total Harmonic Distortion,THD）分别为68.75d B、66.28d B、70.75d B和-69.91d B,其有效精度（Effective Number Of Bits,ENOB）为10.72bit。SAR ADC正常工作下功耗为3.696m W。综合结果表明,本文提出的14位SAR ADC能满足设计要求。

关键词：逐次逼近型模数转化器带隙基准比较器分段电容结构

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带数字自校准的14位SAR ADC的研究与设计

带数字自校准的14位SAR ADC的研究与设计

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作者：蓝菁辉大连理工大学

学位级别：硕士

随着便携式设备、消费类电子以及无线通讯在当今社会中的高速发展，人们对模数转换器（ADC）的性能要求也日益提高。当前ADC的主要发展方向为高速、高精度与低功耗。逐次逼近型ADC（SARADC）凭借其结构简单、功耗低、易于集成等优点成... 详细信息

随着便携式设备、消费类电子以及无线通讯在当今社会中的高速发展，人们对模数转换器（ADC）的性能要求也日益提高。当前ADC的主要发展方向为高速、高精度与低功耗。逐次逼近型ADC（SARADC）凭借其结构简单、功耗低、易于集成等优点成为目前ADC研究中的重点，同时也是应用最为广泛的ADC之一。本文针对高精度以及高速SARADC技术进行了深入研究，提出了一种高速高精度SARADC的设计。　　电容元件在工艺实现过程中会不可避免地出现误差，这种无法预测且完全随机的电容失配误差极大地限制了SARADC能达到的精度。为了降低电容失配给SARADC带来的非线性影响，本文提出了一种基于复用低位电容自校准的SARADC电路结构，利用数模转换器（DAC）低位电容量化高位电容失配引起的误差电压，实现高位电容失配校准。该结构SARADC工作过程为失调误差提取与正常转换两阶段，失调误差提取阶段中利用低位电容将高位电容失配产生的误差电压转换为误差码并存储，在正常转换阶段将正常转化数字码与误差码求和得到最终的数字输出，实现电容失配自校准。同时，为了提高ADC采样速率，该电路基于分段结构将电容阵列分为三段，大程度降低了单位电容的使用数量。最终在55nmCMOS工艺下实现了本文提出的自校准SARADC结构，对设计的电路进行仿真测试，测试结果表明，在1.2V电源电压，80MSPS采样速率下，引入电容失配后电路功耗为3.72mW，有效位数（ENOB）为13.45bit，信噪失真比（SNDR）为82.75dB，相比未校准分别提高4.41bit，26.58dB。

关键词：逐次逼近型模数转换器电容失配分段电容结构

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高速逐次逼近型模数转换器研究与设计

高速逐次逼近型模数转换器研究与设计

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作者：祁磊东南大学

学位级别：硕士

无线传感网络无论在军事还是民用领域,都得到了越来越广泛的应用。模数转换器(ADC)作为无线传感网络的重要组成部分,其发展对无线传感网络的应用有着重要意义。逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的功耗极低,面积较小,可以实现较高的分辨率... 详细信息

无线传感网络无论在军事还是民用领域,都得到了越来越广泛的应用。模数转换器(ADC)作为无线传感网络的重要组成部分,其发展对无线传感网络的应用有着重要意义。逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的功耗极低,面积较小,可以实现较高的分辨率,成了无线传感网络领域ADC的最佳选择,同时在便携式仪表、工业自动控制等领域也有着广泛应用。随着传感网对大数据量音、视频等多媒体信息流需求的不断增长,无线传感网络对于传输速率的要求大大提高,所以设计与之适应的高速SAR ADC有着很大的意义。本课题基于中高速无线传感网络应用背景,采用TSMC-0.18um CMOS工艺设计了一款50MS/s、12bit的低功耗ADC。论文研究了SAR ADC常见结构,确定采用改进型分段电容全差分SAR结构：采用线性度高的栅压自举开关结构,提高了ADC精度;采用改进型分段电容结构DAC电容阵列,减少了总电容值,缩小了芯片面积,降低成本,同时提高电容匹配度,降低了功耗和提高了精度;采用高速动态比较器结构,在满足高速比较的前提下,降低了电路功耗;改进传统SAR控制逻辑同步时序电路,有效利用了空闲等待时间,减小了延时,从而提高ADC的转换速度。在此基础上,完成了整个系统的原理图设计,电路前仿真结果表明：最高采样频率可达到79.4MS/s,有效位数ENOB为11.71bit,信号噪声失真SNDR为72.28dB,无杂散动态范围SFDR为81.37dB。本设计采用TSMC-0.18um CMOS工艺完成了高速SAR ADC的电路版图设计,版图大小为0.89mm×0.86mm,总面积是0.77mm2,经后仿真采样率可达到53.3MS/s。电路后仿真结果是：最高采样率可达到53.3MS/s,有效位数是10.55bit,信号噪声失真比是65.27dB,无杂散动态范围是74.1 dB,电源电压1.8V,电路功耗5.54mW。后仿真结果表明本设计完成的SAR ADC满足设计指标要求。

关键词：逐次逼近模数转换器分段电容结构全差分结构改进同步时序

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一种12位逐次逼近型ADC的设计

一种12位逐次逼近型ADC的设计

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作者：成文轩西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着芯片产业的集成化日渐成熟,片上系统(SOC),可植入式等智能产品越发得到了广泛应用,这其中需要有实现数字信号和模拟信号相互转化的通道,而模数转化器(ADC)在将模拟连续信号转化为可操作的数字信号的过程中起到至关重要的作用。与其... 详细信息

随着芯片产业的集成化日渐成熟,片上系统(SOC),可植入式等智能产品越发得到了广泛应用,这其中需要有实现数字信号和模拟信号相互转化的通道,而模数转化器(ADC)在将模拟连续信号转化为可操作的数字信号的过程中起到至关重要的作用。与其他类型的模数转化器相比,逐次逼近型模数转化器(SAR ADC)具有功耗低、精度高、结构简单的特性,在传感器网络、生物医疗、视频处理以及无线通信等领域都有着广泛的应用。所以,高性能的SAR ADC一直是集成电路行业研究的重点课题。本文旨在设计一款中等采样率的12位八通道SAR ADC。论文首先论述了ADC的几种基本结构,接着设计了几个重点模块的电路结构,最后进行了电路仿真与版图绘制。第一,针对比较器的两个关键点速度精度,采用三级级联预放大器加锁存器的结构提高比较器的速度,并且利用输出失调校准技术来保证整个比较器的精度。第二,对于数模转化器模块(DAC)设计,采用在高八位和低四位电容阵列之间加入积分传输函数的方式构造分段电容,减少了芯片面积降低了功耗,同时降低了单位电容大小,减少了电容之间的失配,提高了做版图时的电容匹配性;同时,利用添加额外单位电容等效低四位电容的方式,减少了对开关的使用节约了面积。第三,对于采样电路,采取传输门加伪开关的结构吸收多余电荷,减少了非理想因素对采样电压值的干扰。第四,在对数字时序控制逻辑的设计上,运用同步时序逻辑,以电平触发器为基础构造逐次逼近逻辑电路来控制DAC转化开关,减少了功耗损失。第五,在内置基准源的设计上,采用与绝对温度成正比(PTAT)结构进行一阶温度补偿得到稳定的基准电压,通过与绝对温度成反比(CTAT)结构构造零偏的基准电流源得到基准电流,提供给偏置模块产生偏置电流。采用5V电压进行供电,对电路进行前仿真,结果表明,在2Msps采样率下,当输入154.785KHz正弦波时,有效位数(ENOB)为11.96位,信噪比(SNR)为73.8dB,功耗为3.685mW。文章基于0.6μm CMOS工艺进行版图设计,并进行了输入端口的静电放电(ESD)电路保护。后仿实验结果显示,有效位数为11.27位,信噪比为69.6dB,积分非线性(INL)大小为0.334/-0.357,微分非线性(DNL)为0.138/-0.269,功耗为3.74mW,FOM的值为757fJ conversion-step,仿真结果表明设计的ADC性能良好,满足了设计的要求指标。

关键词：逐次逼近型模数转化器 CMOS 分段电容结构静电放电

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基于数字自校准的14位SAR ADC的设计

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中国集成电路 2023年第9期32卷 30-36页

作者：蓝菁辉申人升夏瑞彤大连理工大学微电子学院

为了降低电容型模数转换器(ADC)中的电容失配带来的非线性影响,提出了一种基于复用低位电容自校准的逐次逼近型(SAR)ADC电路结构,利用低位电容转化高位电容失配引起的误差电压,实现高位电容失配校准。在55 nm CMOS工艺下实现了该ADC结... 详细信息

为了降低电容型模数转换器(ADC)中的电容失配带来的非线性影响,提出了一种基于复用低位电容自校准的逐次逼近型(SAR)ADC电路结构,利用低位电容转化高位电容失配引起的误差电压,实现高位电容失配校准。在55 nm CMOS工艺下实现了该ADC结构。该结构ADC工作过程为失调误差提取与正常转换两阶段,失调误差提取阶段中利用低位电容将高位电容失配产生的误差电压转换为误差码并存储,将误差码与正常转化数字码求和得到最终的数字输出,实现电容失配自校准。为了提高ADC采样速率,该结构通过分段结构将电容阵列分为三段降低了单位电容数量。仿真结果表明,在1.2 V电源电压,80 MSPS采样速率下,引入电容失配后电路功耗为3.72 mW,有效位数为13.45 bit,信噪失真比(SNDR)为82.75 dB,相比未校准分别提高4.41 bit,26.58 dB。

关键词：逐次逼近型模数转换器电容失配自校准高速模数转换器分段电容结构

来源：评论

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