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12-14位高效逐次逼近型A/D转换器研究

12-14位高效逐次逼近型A/D转换器研究

引用

作者：曹军涛西安电子科技大学

学位级别：硕士

模数转换器在模拟系统和数字系统之间扮演着无比重要的角色,是绝大多数电子系统中不可或缺的模块之一。随着数字化时代的发展,对信息处理系统的处理能力提出了更高的要求,未来对于ADC芯片的需求会逐日递增。由于逐次逼近型模数转换器（S... 详细信息

模数转换器在模拟系统和数字系统之间扮演着无比重要的角色,是绝大多数电子系统中不可或缺的模块之一。随着数字化时代的发展,对信息处理系统的处理能力提出了更高的要求,未来对于ADC芯片的需求会逐日递增。由于逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）有着结构简单、数字化程度高、面积小、功耗低、能很好适应制造工艺的变化等优点,使其成为ADC研究的热点结构。本文通过分析SAR ADC的研究成果与设计方法,提出了一种新型电容开关时序方案和一种数字后台校准技术,在此基础上设计了两款高效SAR ADC芯片。本文的主要工作与创新点如下: 1.本文通过对SAR ADC的基本结构、基础原理、实现方案等进行分析,研究了各个组成模块的结构及实现方法,并对实现过程中的非理想因素进行详细分析,为后期设计与优化提供理论指导。 2.本文通过研究降低电容开关能耗的多种方案,提出了一种基于拆分结构的新型电容开关时序方案。该方案通过对电容DAC（数模转换器）进行拆分,不仅有效降低了SAR ADC开关能耗,还大幅减小了电容DAC的面积。通过行为级仿真验证,与传统结构相比,该开关方案能够降低99.61%的开关能耗,节省87%的面积开销。 3.本文通过研究比较器输入参考噪声（IRN）的抑制方法,提出了一种基于积分时间调制和3-sample MV（the Majority Voting）相结合的降噪技术,有效降低了比较器输入参考噪声的影响,使SAR ADC的性能得到有效提升。 4.本文通过研究不同的电容失配校准技术,提出了一种数字后台校准（Digital Background Calibration）技术。该校准技术通过对DAC高分段的电容失配误差进行提取和校准,有效提高了SAR ADC的性能。基于TSMC 65 nm CMOS工艺设计的14位SAR ADC流片测试结果表明:在采样速率为20 MS/s,奈奎斯特输入频率下,ENOB为12.8位,SNDR为78.8d B,SFDR为95.4d B,Fo MS为170.5d B。本文通过仔细研究SAR ADC能效的提高方法,通过行为级建模仿真和流片对提出的方案进行验证,测试数据表明,本文中采用的设计方法能够有效提高SAR ADC的能效,达到了设计要求和研究目的。

关键词：逐次逼近型模数转换器数字后台校准电容开关时序输入参考噪声失配误差

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一种带有自校准技术的高精度SAR ADC的研究与设计

一种带有自校准技术的高精度SAR ADC的研究与设计

引用

作者：王晗峰电子科技大学

学位级别：硕士

作为连接现实世界和虚拟世界的桥梁,模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)广泛被应用于通信、测量与控制、信号处理等领域。其中,逐次逼近型模数转换器(Successive Approximation Register ADC,SAR ADC)因其功耗低、灵敏度高等... 详细信息

作为连接现实世界和虚拟世界的桥梁,模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)广泛被应用于通信、测量与控制、信号处理等领域。其中,逐次逼近型模数转换器(Successive Approximation Register ADC,SAR ADC)因其功耗低、灵敏度高等特点被视为研究重点。现实中的多种非理想因素对SAR ADC的性能存在影响,其中,电容型数模转换器(Capacitive Digital-to-Analog Converter,CDAC)中的电容失配是影响SAR ADC实际性能的最主要因素之一,对CDAC的电容失配的有效校准可以提高SAR ADC的实际性能,具有重要的研究意义。本论文设计了一款16bit 1MSps的SAR ADC。本设计中的CDAC采用了三段分段式结构,减少电容数量,从而节省电路的面积与功耗。本设计中CDAC包含三个冗余位电容,冗余位电容的存在既可以用于高位比较纠错,还可以用于校准。本设计改良设计一种可配置逐次逼近逻辑电路来配合校准算法,该逻辑电路可根据不同工作状态改变配置,既可用于转换过程,也可用于校准过程,无需添加额外校准逻辑电路。SAR ADC使用了一种数字前台自校准技术,该校准技术将CDAC的低位电容视为理想并将其作为校准DAC对高位电容进行多次量化并求平均值得到高位电容的真实权重,无需添加额外的校准DAC。本设计中校准过程无需添加额外电路,提升性能的同时节省了电路的功耗与面积。测量得到的真实权重可用于SAR ADC的码字还原过程,最终提升性能。本设计在CMOS 180nm工艺下实现,并进行流片验证。测试结果显示,当采样率为1MSps,输入信号为1KHz的满摆幅的正弦波时,SAR ADC的ENOB为14.21bit,THD为-100.08d B,SFDR为101.4d B。

关键词：逐次逼近型模数转换器电容失配校准数字前台校准 CDAC

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一种带有电容失配校准技术的SAR ADC的研究与设计

一种带有电容失配校准技术的SAR ADC的研究与设计

引用

作者：刘宇科电子科技大学

学位级别：硕士

模数转换器是一种将模拟信号转换为数字信号的电路,被广泛应用于无线通信、传感器网络、光通信等领域。近年来,逐次逼近型模数转换器由于其结构简单、功耗较低的特而成为了研究热点。SAR ADC的性能受到各种非理想因素的制约,其中,CDAC... 详细信息

模数转换器是一种将模拟信号转换为数字信号的电路,被广泛应用于无线通信、传感器网络、光通信等领域。近年来,逐次逼近型模数转换器由于其结构简单、功耗较低的特而成为了研究热点。SAR ADC的性能受到各种非理想因素的制约,其中,CDAC电容失配是影响SAR ADC实际量化精度的主要因素之一,对CDAC的电容失配进行校准具有重要的实际意义。本论文对SAR ADC进行了研究,并设计了一款12位的SAR ADC。本设计采用了栅压自举开关,以减小采样过程的非线性。本设计的CDAC使用分裂型电容开关时序,包含一位冗余位。冗余位为高位的比较提供了容错空间。SAR ADC使用了一种失调校准技术,能容纳一定范围内的失调。SAR ADC使用了一种基于比较器亚稳态检测的电容失配校准技术,该校准技术利用了比较器发生亚稳态时低位量化结果可以预期的特点,将发生亚稳态时的低位的理想量化结果与实际量化结果相减,并多次求平均值,得到电容失配的权重值。该校准技术的实现要求SAR ADC在电容失配模式下搜集足够数量的比较器亚稳态点,亚稳态检测范围和亚稳态点数是影响校准效果的重要因素。本设计包括一种亚稳态检测电路,通过将比较器延迟和延时电路的延时进行比较的方式判断比较器是否发生亚稳态。亚稳态检测电路利用SAR ADC量化阶段CDAC上极板电压逐渐接近的特点,判断亚稳态检测范围是否符合要求,并作出调整。本设计在40nm CMOS工艺下实现。前仿结果显示,在tt工艺角下,当采样时钟信号频率为150MHz,输入信号为37.64MHz的满摆幅正弦波时,ENOB可达到11.98 bit。SAR ADC的版图尺寸为510μm×422μm。后仿真结果显示,tt工艺角下,当采样时钟信号频率为100MHz,输入信号为25.39MHz的满摆幅正弦波时,SAR ADC的ENOB为11.52 bit。100MSps的采样率下SAR ADC的总功耗为6.391mW。

关键词：逐次逼近型模数转换器冗余位电容失配校准技术亚稳态检测电路

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基于2b/cycle架构的8位1GS/s SAR ADC的关键技术研究

基于2b/cycle架构的8位1GS/s SAR ADC的关键技术研究

引用

作者：孙悦丽南京航空航天大学

学位级别：硕士

高速中等精度的模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）被广泛应用于宽带通信系统中,尤其是有线通信系统,要求ADC有千兆赫兹（GHz）以上的采样频率,尽管全并行型（Flash）ADC可以达到GHz的采样率,但它的功耗面积会随着分辨率的... 详细信息

高速中等精度的模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）被广泛应用于宽带通信系统中,尤其是有线通信系统,要求ADC有千兆赫兹（GHz）以上的采样频率,尽管全并行型（Flash）ADC可以达到GHz的采样率,但它的功耗面积会随着分辨率的提升而指数式增长,流水线型（Pipeline）ADC将-bit分辨率的量化操作分成多个子级完成,在一个时钟周期内不需要像Flash ADC一样量化完所有位数,而只需要把一个子级的分段量完成,不过Pipeline ADC为了精确设计级间放大器的增益需要大的功耗开销。在各种ADC结构中,逐次逼近型（Successive Approximation Register,SAR）ADC得益于高度数字化和简单紧凑的结构,使得自身可以实现更低的功耗和更小的面积,并兼容更先进的工艺,从而得到广泛应用。在高速应用场合下,多位/周期（multi-bit/cycle）SAR ADC是一种常用的混合结构,本文研究对比了国内外有关multi-bit/cycle的SAR ADC结构,设计了一款基于2位/周期（2bit/cycle）8bit 1GS/s采样率的高速异步SAR ADC。首先,利用电容阵列输出插值技术减少差分电容数模转换器（Capacitor Digital-to-Analog Converter,CDAC）的数量,由三个比较器以及两组CDAC完成四次2bit/cycle的转换周期,显著提高了ADC的工作速度;其次,传统的multi-bit/cycle架构在每个转换周期都需要预充电相位去生成每次比较的参考电平,而本文设计了一种消除预充电的分裂电容开关算法,去除了所有有关预充电相位的操作并简化了开关控制逻辑;由于三个比较器产生的相对失调电压会产生严重的非线性问题,因此提出了一种在时序上三个比较器同时进行前台失调校准的方法,该方法用于ADC上电前在相同的输入信号下根据比较器的输出结果补偿各自的失调,使得三个比较器的绝对失调电压被校准到一定范围内;最终,设计用于转换周期的异步自时钟控制逻辑来进一步提高ADC的工作速度。本文基于14nm CMOS工艺进行2bit/cycle SAR ADC的电路和版图设计,电源电压是0.9V。前仿真结果表明:在1GS/s采样率下,对奈奎斯特频率下的差分正弦输入信号进行量化,考虑比较器失调电压以及噪声影响时的有效位数（Effective Number of Bits,ENOB）为7.4bit,无杂散动态范围（Spurious Free Dynamic Range,SFDR）为58.04d Bc,品质因数（Figure of Merit,Fo M）达76.9f J/conv.-step。带失调校准电路的ADC核心版图面积为0.0358)8)2,在相同条件下的后仿结果中,ENOB为6.785bit,SFDR分别为49.79d Bc,Fo M为144f J/conv.-step,仿真结果能满足高速设计要求。

关键词：逐次逼近型模数转换器 2位/周期开关算法前台校准高速

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12-bit带有斩波稳定的高温逐次逼近型ADC设计

12-bit带有斩波稳定的高温逐次逼近型ADC设计

引用

作者：刘航北京化工大学

学位级别：硕士

随着电子技术的不断发展,数字系统由于其稳定性强、易传输、抗干扰等优点在各种研究领域中广泛应用,并不断延伸形成众多独立学科。数字电路处理的对象为数字信号,但生活中大多数自然信号都是模拟信号如温度、光照、声音等。与数字信号相... 详细信息

随着电子技术的不断发展,数字系统由于其稳定性强、易传输、抗干扰等优点在各种研究领域中广泛应用,并不断延伸形成众多独立学科。数字电路处理的对象为数字信号,但生活中大多数自然信号都是模拟信号如温度、光照、声音等。与数字信号相比,模拟信号易受噪声等影响、处理成本高,一般需要将模拟信号转换为数字信号,而模数转换的核心—模数转换器(Analog-Digital Converter,ADC)的研究至关重要。逐次逼近型模数转换器(SARADC)作为众多ADC结构中的一种,具有低功耗、高分辨率的特点,目前已广泛应用于汽车电子、石油化工等领域。但随着应用环境复杂度的不断提升,特别是高温环境为重点的高精尖领域,基于传统常温结构的SARADC已无法满足高温条件下的性能水平要求,这也是近几年SARADC研究领域中亟待解决的重要问题。我国在高温芯片研究方面还存在许多空白,尤其以耐高温ADC方向研究较少。因此,本文分别展开了高温SARADC芯片的电路原理设计,物理版图设计等方面的研究,并设计出了 12bit带有斩波的高温SAR ADC芯片。在12bit高温SAR ADC设计过程中,针对SAR ADC采样保持模块的闪烁噪声和非线性因素对采样信号精度影响的问题,本文建立了一种新型带有斩波稳定采样保持结构的数学模型。并基于上述模型分析了信号的时域特性和频域特性,从降噪能力、电路复杂程度、功耗和采样速度四个方面出发,对斩波稳定采样保持电路结构进行了研究。最后,设计实现了一款带有斩波的满足12位高温SARADC性能要求的采样保持电路。进一步针对高温条件下SARADC高精度、高采样速率的实现进行了研究。从电路设计和版图设计两个方面出发,一方面采取斩波降噪方法提高了 SARADC采样信号的准确度,另一方面采用中心对称、四方交叉等版图优化方法降低了高温器件失配引起的噪声,优化提升了高温SAR ADC的精度。基于0.18 μm CMOS工艺,设计实现了一款12位高温SAR ADC芯片,后仿真结果表明在正常工作温度下,该芯片具有1MHz的带宽采样频率和10.65位的有效位数;在高电源电压10V、高温175℃的条件下,该芯片可达到10-bit的有效位数和62dB的信噪比。本设计在满足12位高温SARADC性能要求的基础上,进行了流片制作,获得了实物芯片。

关键词：逐次逼近型模数转换器高精度低噪声耐高温

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高精度SAR ADC的研究与设计

高精度SAR ADC的研究与设计

引用

作者：师丽婷电子科技大学

学位级别：硕士

随着科技和物联网的飞速发展,人们的生活越来越数字化,但生活中所接触到的自然信号都是连续的模拟信号,就算应用偏向于快速简便的数字化,但模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)在信号应用中仍为很重要的一个桥梁模块,由于SAR ... 详细信息

随着科技和物联网的飞速发展,人们的生活越来越数字化,但生活中所接触到的自然信号都是连续的模拟信号,就算应用偏向于快速简便的数字化,但模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)在信号应用中仍为很重要的一个桥梁模块,由于SAR ADC相较于其他结构的ADC具有结构简单,功耗小且PVT不敏感,鲁棒性强等优势,在一众模数转换器中性能突出,虽然之前的中低速限制了SAR ADC的发展,但随着近些年的发展,研究者们逐渐突破了传统SAR ADC在速度和精度上面的局限性,在高精度需求的场合,如医疗和可穿戴设备等应用中,高精度、低功耗SAR ADC再次成为了研究热点。本论文对高精度SAR ADC的关键模块和误差来源进行了理论分析。通过对传统静态比较器结构的负载采用跨导相等的情况可实现高增益的特点,研究了其理论与实际上的可行性,从而使用了高增益和低带宽的比较器,并对于分段式电容阵列和单调型电容切换阵列进行改进,优化得出了一种混合电容切换阵列的结构,减小了传统单调CDAC切换所造成的严重的共模电压变化。本设计在180nm工艺下实现了一款16bit、采样率为200k S/s的高精度SAR ADC。在电路仿真中实现了有效位数为14.07bits,SNR为87.368d B,SFDR为101.347d Bc。并完成了单端输入转差分输出的模拟抗混叠滤波器和温度系数为7.76ppm/℃的带隙基准电压的设计。

关键词：逐次逼近型模数转换器高精度混合电容阵列

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高精度ADC误差提取与校正技术研究

高精度ADC误差提取与校正技术研究

引用

作者：钟利斌电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,集成电路产业的迅速发展使得ADC的性能不断的遇到挑战,其中精度作为ADC最重要的指标之一,更是遭遇了前所未有的挑战。随着ADC精度要求的不断提高,各类由于环境、工艺、设计等问题带来的各种影响也越来越大。其中辐射环境会带来... 详细信息

近年来,集成电路产业的迅速发展使得ADC的性能不断的遇到挑战,其中精度作为ADC最重要的指标之一,更是遭遇了前所未有的挑战。随着ADC精度要求的不断提高,各类由于环境、工艺、设计等问题带来的各种影响也越来越大。其中辐射环境会带来单粒子效应(SEE),当高精度ADC应用到各种辐射环境中,其精度以及各类性能参数的稳定性值得考量。以逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)为例,影响其精度的关键因素有电容失配、比较器噪声、偏移电压失配、时钟抖动等各类因素,精度越高,各类失配因素所带来的影响越大,因此对于高精度SAR ADC的校正技术研究变得尤为关键。传统的数字后台校正方式存在一定的弊端,只有在正常工作,特别是DAC电容阵列等关键模块不受外界因素例如辐射的影响下才能进行正常的校正,否则校正结果会产生巨大误差。因此,本文提出了一种基于三模冗余(TMR)的抗辐射模数转换器的数字校正技术。三通道的ADC系统能够大大降低辐射环境带来的SEE效应的影响,正常情况下,三通道输出的平均值为输出的最终结果,但是当三通道其中一个通道的ADC输出与其他两个通道的输出由于SEE的影响而显著不同,则输出采用其他两个通道ADC输出的平均值。对于高精度多通道ADC而言,每个ADC的电容失配误差、增益误差和偏移误差都必须经过校正。本文主要采用抖动注入的方式,三通道ADC分别注入正、负抖动,来分割三通道ADC的输出曲线轨迹,利用三个通道转换结果的差异,采用LMS算法进行权位校正。本文设计了一种16位SAR ADC结构用于验证该校正方法,在5V的电源电压下,引入电源失调为30m V,比较器输入端电压失调30m V,单位电容失配3%的情况下,加入30%的SEE效应发生概率,然后通过蒙特卡洛300次仿真来求均值,最终ENOB从未校正前的7.91bits上升到校正后的15.07bits,SFDR从未校正前的56.67d B上升到校正后的113.59d B,SNDR从未校正前的49.37d B上升到校正后的92.46d B。

关键词：数字后台校正三模冗余抗辐射逐次逼近型模数转换器最小均方算法

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10bit 200KS/s低功耗SAR ADC设计

10bit 200KS/s低功耗SAR ADC设计

引用

作者：王甫锋东南大学

学位级别：硕士

在环境监控和生物医疗设备等低功耗应用中,模数转换器是必不可少的。在这些系统中,其输入信号变化慢且幅度小,一般由中等精度、采样率在1-1000KS/s之间的模数转换器进行处理。在各种类型的模数转换器中,逐次逼近型模数转换器凭借其结构... 详细信息

在环境监控和生物医疗设备等低功耗应用中,模数转换器是必不可少的。在这些系统中,其输入信号变化慢且幅度小,一般由中等精度、采样率在1-1000KS/s之间的模数转换器进行处理。在各种类型的模数转换器中,逐次逼近型模数转换器凭借其结构简单和能效高等优势而在这些低功耗设备中得到广泛应用。本文设计了一款10bit 200KS/s低电压低功耗SAR ADC。论文首先阐述了低功耗SAR ADC国内外的研究现状,并总结了在SAR ADC常用到的低功耗设计技术。在此基础上,本文提出了一种适用于SAR ADC的低功耗开关算法。与传统的开关算法相比,本文的开关算法采用分裂电容结构,结合单端切换技术,节省了99.76%的开关能耗和75%的版图面积。另外,对采样开关进行了优化设计以降低时钟馈通和电荷注入等非理想因素的影响,保证采样信号的线性度。综合考虑噪声、失调和功耗等因素,采用了基于预放大的比较器电路结构。在数字控制逻辑方面,本文采用了同步时钟,简化了时序设计,以保证电路设计的可靠性。本文基于TSMC 40nm CMOS工艺进行了电路和版图设计,核心版图面积为0.021mm。后仿真结果表明,在0.6V电源电压、200KS/s采样频率下,有效位数（ENOB）为9.93bit,无杂散动态范围（SFDR）为67.8dB,信噪失真比（SNDR）达到了61.5dB,功耗为0.82μW,品质因数（FoM）为4.20fJ/conversion-step,满足了本文的设计指标要求。

关键词：逐次逼近型模数转换器开关算法比较器同步时序

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应用于压阻式压力传感器的模拟前端电路设计

应用于压阻式压力传感器的模拟前端电路设计

引用

作者：许少东沈阳工业大学

学位级别：硕士

随着微机电系统的发展,万物互联走进了千家万户,传感器作为在非电物理域和电压域之间的桥梁,在许多应用中不可或缺。压阻式压力传感器可以将物理信号转换为电压信号,输出毫伏量级的电压。直接采集较低幅值的电压在转换时会带来较大的误... 详细信息

随着微机电系统的发展,万物互联走进了千家万户,传感器作为在非电物理域和电压域之间的桥梁,在许多应用中不可或缺。压阻式压力传感器可以将物理信号转换为电压信号,输出毫伏量级的电压。直接采集较低幅值的电压在转换时会带来较大的误差,因此模拟前端(AFE)电路对微弱的电压信息的采集、放大和转换尤为重要,这直接决定了后级电路处理信号的最高精度以及准确性。基于上述需求,本文基于0.18μm CMOS工艺设计了一款应用于压阻式压力传感器的模拟前端电路。整体结构包括可编程增益仪表放大器(PGIA)、低压差线性稳压器(LDO)和逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。论文首先对压阻传感器的工作原理进行了分析,提出设计的模拟前端电路,然后依次介绍仪表放大器、LDO和SAR ADC的基本原理与性能参数。为了实现信号的高精度放大,创新设计了一种双模式架构全差分PGIA,实现电压域信号低倍数和高倍数的准确放大,采用分段式电流舵通过电压叠加和电流叠加的方式在两种模式下消除从传感器引入的直流失调。为了减小面积,便于集成,采用无片外电容的LDO电路给系统内部模块供电。在LDO中,使用了动态偏置技术和电流负反馈型电压驱动电路来提高LDO的瞬态响应性能。对于后级的10位SAR ADC,使用了差分结构和电容分裂技术来抑制共模噪声,缩短采样和转换时间,加速逐次逼近比较的过程。本文在Cadence平台完成整体电路设计与验证。仿真结果表明,在典型工艺条件下,PGIA在1k Hz频率处的共模抑制比和电源抑制比的值分别为107.52d B和104.03d B。在1～2048的放大倍数范围内,增益误差最大不超过0.04%。失调补偿范围达到500m V。在放大倍数为256,1～100k Hz带宽内的等效输入积分噪声为5.45μV。LDO的平均输出电压为3V,线性调整率为0.023%/V,负载调整率为0.06%/m A。在负载电流全范围变化时,过冲和欠冲电压分别为60.57m V和43.92m V。10位SAR ADC的有效位数为9.9bits。在整体模拟前端电路中,输入频率为97.65625k Hz的正弦信号,采样频率为5MHz,整个模拟前端电路的有效位数为9.17bits,信噪失真比为56.97d B,无杂散动态范围为66.77d Bc,整体电路工作时的平均电流约为596μA。最后完成版图的绘制与后仿,整个芯片面积为1032μm*642μm。

关键词：模拟前端可编程增益仪表放大器逐次逼近型模数转换器低压差线性稳压器

来源：评论

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一种12位低功耗SAR ADC的研究与实现

一种12位低功耗SAR ADC的研究与实现

引用

作者：李彬湘潭大学

学位级别：硕士

模数转换器即A/D转换器(或简称ADC),作为连接模拟电路和数字电路的桥梁,常被应用于雷达、图像传感和手机触摸屏等领域。在常见的ADC转换结构中,逐次逼近型模数转换器(Successive Approximation Register ADC:SAR ADC)的原理相对简单,面... 详细信息

模数转换器即A/D转换器(或简称ADC),作为连接模拟电路和数字电路的桥梁,常被应用于雷达、图像传感和手机触摸屏等领域。在常见的ADC转换结构中,逐次逼近型模数转换器(Successive Approximation Register ADC:SAR ADC)的原理相对简单,面积和功耗也较低,并且随着工艺向小尺寸发展,SAR ADC的优势愈加明显,对于SAR ADC的研究也变得更加火热。为了满足电力线载波通讯系统中对高精度和低功耗ADC的要求,本文研究和实现了一种精度为12位、转换速率为4兆次每秒的逐次逼近式模数转换器,另外提出一种适合电荷重分配型SAR ADC的开关切换策略。设计的SAR ADC电路,为避免高频时钟的使用,采用异步控制逻辑,栅压自举开关的使用有助于ADC线性度的提高,采用的动态锁存比较器能够减小静态功耗,片上还集成电压参考和相关驱动电路。分析开关切换策略时,对非理想因素如电容失配等进行分析和Matlab建模,利用多个参考电压的形式,提出一种新的节省面积和开关切换动态能耗的策略。本文提出的开关切换策略,与传统开关切换策略相比,开关切换动态能耗可以减小99.4%,面积能够减少87.5%。另外,设计和实现的SAR ADC在SMIC0.18μm 1.8V 1P6M CMOS工艺下,通过版图寄生提取和后仿真,结果表明,在输入信号频率为1.57MS/s下,ADC的信噪失真比为70.2dB,无杂散动态范围为80.62dB,有效精度达到11.36位,ADC消耗0.9mW功耗,从而得到ADC的品质因素为109 fJ/conversion-step。测试结果表明ADC能够正常工作,满足设计要求。

关键词：逐次逼近型模数转换器电荷重分配型开关切换策略异步电力线载波

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