一种12位低功耗SAR ADC的研究与实现

发布时间：2017-11-17 20:34

  本文关键词：一种12位低功耗SAR ADC的研究与实现

  更多相关文章： 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

【摘要】：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。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN792

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本文编号：1197313