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文献类型

2 篇 学位论文

馆藏范围

2 篇 电子文献
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学科分类号

2 篇 工学
- 2 篇 电子科学与技术（可...

主题

2 篇 无采样保持结构
1 篇 模数转换器
1 篇 负载平衡
1 篇 高能粒子成像系统
1 篇 流水线型模数转换...
1 篇 电容共享
1 篇 流水线
1 篇 运放共享
1 篇 折叠插值
1 篇 增益增强技术
1 篇 记忆效应
1 篇 采样保持放大器

机构

1 篇 东南大学
1 篇 哈尔滨工业大学

作者

1 篇 王林锋
1 篇 刘安宁

语言

2 篇 中文

检索条件"主题词=无采样保持结构"

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详细简洁

排序：

高速流水线模数转换器关键技术研究与芯片设计

高速流水线模数转换器关键技术研究与芯片设计

引用

作者：王林锋东南大学

学位级别：博士

随着无线通信技术的快速发展,5G通信技术已成为全球性研究的热点,峰值数据传输速率将达到10Gbit/s,需要模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)的转换速率达到几GS/s,同时对ADC的精度、芯片面积和功耗也提出了很高的要求。流水线... 详细信息

随着无线通信技术的快速发展,5G通信技术已成为全球性研究的热点,峰值数据传输速率将达到10Gbit/s,需要模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)的转换速率达到几GS/s,同时对ADC的精度、芯片面积和功耗也提出了很高的要求。流水线型模数转换器(PipelineADC)和折叠插值模数转换器(Folding and Interpolating ADC,F&I ADC)是采用单通道实现高速转换器的主要类型。所以研究以流水线和折叠插值结构为基础的高速ADC具有重要的意义本课题以Pipeline ADC和F&IADC为研究对象,对进一步提高其转换速率和降低功耗的关键技术进行深入探讨,其主要研究内容如下:(1)本文对Pipeline ADC的基本原理及冗余位数字矫正算法进行分析,对系统中的主要误差机制、单元电路的电路结构和设计方法进行深入研究。并对MDAC的闭环建立行为以及开关导通电阻对建立行为的影响进行解析分析。对深亚微米CMOS工艺下高速、高精度Pipeline ADC及其单元电路的设计方法进行研究。提出一种对称性栅压自举开关,通过采用新型的电路技术来克服电荷注入效应、开关管体效应、以及减小开关管栅极寄生电容。提出一种高速、低回踢噪声比较器,通过在前置放大器的输入管添加交叉耦合电容的方式,来抑制锁存器两端的电压跳变对前置放大器输入端信号的干扰,并优化比较器的电路结构,将回踢噪声由原来的1.5mV减小到0.5mV。在此基础上在65nm CMOS工艺下设计实现一款12bit500MS/s高速Pipeline ADC,仿真结果表明该ADC的工作速率可达800MS/s,且在采样频率为500MS/s时功耗只有225mW。(2)本文对高速Pipeline ADC中的关键电路模块,带有输入缓冲器的前端采样保持电路进行研究,对超级源跟随器的电路结构及其线性化技术进行深入研究。在此基础上,以超级源跟随器为基本结构,在65nm CMOS工艺下设计实现了一款带有输入缓冲器的高速、高精度采样保持电路。此电路中,超级源跟随器采用两个电压-电压负反馈环路来降低输出阻抗和提高线性度。此采样保持电路在1.5GS/s高速采样下,线性度达到了 12.6bit,功耗只有27mW。(3)为了进一步提高PipelineADC的速度和降低其功耗,提出了一种负载平衡结构高速Pipeline ADC系统架构。此系统架构采用非标准级间增益级、运放和电容共享以及等比例缩小技术、无前端SHA结构来实现相邻两级共享运放闭环建立时的负载平衡,增加了 ADC的速度,优化了系统的性能。同时对此方案中的共享运放输入端寄生电容和共享电容的电荷记忆效应进行了深入分析,并提出了解决方案,在此基础上在65nm CMOS工艺下设计实现了一款12bit 500MS/s高速Pipeline ADC,其整体功耗只有147mW。(4)针对F&IADC在粗细量化通道协同编码结构中,细量化通道中最低位比较器因失调等非理想因素导致的误判引起的ADC第六位的错误编码,在系统结构上进行了深入研究,提出了一种数字编码矫正电路。在此基础上,在TSMC0.18μm CMOS工艺下实现了一款带有数字编码矫正电路的8Bit lGS/s高速F&I ADC,测试结果表明此矫正电路对ADC第六位编码进行了矫正,提高了 ADC的性能。

关键词：模数转换器流水线折叠插值采样保持放大器负载平衡无采样保持结构记忆效应运放共享电容共享

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高能粒子成像系统中14位Pipeline ADC的设计

高能粒子成像系统中14位Pipeline ADC的设计

引用

作者：刘安宁哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高能物理是人们探索无穷小的物质结构的学科,科学家通过研究粒子对撞瞬间产生的粒子径迹、衰变产物和能量动量等信息来研究粒子结构,粒子对撞机已成为各高能物理研究所中必不可少的装置,而高能粒子成像系统则为应用在粒子对撞机上记录... 详细信息

高能物理是人们探索无穷小的物质结构的学科,科学家通过研究粒子对撞瞬间产生的粒子径迹、衰变产物和能量动量等信息来研究粒子结构,粒子对撞机已成为各高能物理研究所中必不可少的装置,而高能粒子成像系统则为应用在粒子对撞机上记录粒子碰撞瞬间信息的重要设备。模数转换器应用于高能粒子成像系统中,对粒子对撞后的能量、空间信息进行量化,其精度和速度影响了成像系统的响应速度及空间分辨率的精确度。本课题需要研究片上集成的Pipeline ADC,需要同时满足高速高精度以及小面积低功耗的特性。本课题在Pipeline ADC设计中采用了无采样保持结构,将采样保持电路与第一级MDAC结合,降低了ADC总功耗;采用冗余位校正算法,使用带有冗余位的2.5位流水级与3.5位流水级,能有效校正一定范围内的比较器失调及由SHA-less结构带来的孔径误差的影响;在第一级流水级的MDAC以及Sub ADC中采用栅压自举开关,使开关导通电阻对输入电压变化不敏感,提高了ADC线性度;在各级MDAC和Sub ADC的电路结构中采用失调存储技术,能有效抑制运放的直流失调;在设计用于MDAC的高性能运放时采用了增益增强技术,通过提高运放输出电阻提高运放增益,使运放在有限功耗下达到高增益和高带宽,仿真结果显示在tt＿27℃工艺角下,应用于第一级流水级中的运放增益为113d B,带宽达到1.66GHz;比较器的设计采用带失调消除技术的二级比较器,以实现高速低功耗的要求,仿真得到比较器的延迟时间为252ps,失调电压在8.6m V以下。本课题基于130nm CMOS工艺,设计了一款14bit 40MS/s Pipeline ADC。其核心版图面积1380μm×1300μm,功耗为138m W。在tt＿27℃下后仿真结果显示其SFDR为98.60d B,SINAD为83.36d B,有效位数达到13.56bit。

关键词：高能粒子成像系统流水线型模数转换器无采样保持结构增益增强技术

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