高速高精度ADC的研究与设计

发布时间：2017-12-08 02:30

  本文关键词：高速高精度ADC的研究与设计

  更多相关文章： 高速高精度ADC 流水线ADC 数字校正算法

【摘要】：高速高精度模数转换器(ADC)是许多现代电子设备的核心部件,代表着ADC最先进的技术和未来的发展趋势,在高端军民领域中应用价值极大,包括高速移动通信(3G/4G等)、雷达探测系统(相控阵雷达等)、航空电子、MIMO(Multi-Input Multi-Output)系统等,因此各大IC设计巨头企业和发达国家的大学及科研机构都投入了大量的资金、人力和物力对其展开深入的研究。得益于其高速采样特性,高速高精度ADC在SoC(Silicon on Chip)应用时可节省传统系统里的中频或临中频部件(包括混频器、本振频率综合器、放大器、滤波器等),从而降低系统的复杂度,减小了芯片的功耗、重量和体积。高速高精度ADC的实现结构可采用折叠插值、流水线、多通道时间交织等,在数字通信系统、高清视频系统等应用中,流水线相较其它结构具有精度、速度、面积以及功耗上的优势而被广泛采用。在传统流水线模拟转换器设计中,电容匹配的精度限制是ADC非线性的重要来源,而随着深亚微米工艺的发展,大带宽高增益的运算放大器设计越来越困难,采用低增益大带宽运算放大器辅以数字算法校正的设计成为主流。本论文在深入分析流水线ADC速度、精度以及功耗之间相互关系的基础上,得到了最佳级间电容缩放因子以及每级分辨率组合。为了消除电容失配以及低增益运算放大器带来的增益误差对ADC性能的影响,引入了一种前台数字校正算法,同时加入后台数字校正算法实时更新前台数字校正算法使用的参数,以消除外界环境如温度、电源电压变化等对ADC性能的影响。本文基于Matlab Simulink平台建立了包含前台及后台数字校正算法的流水线ADC模型,通过行为级仿真验证了校正算法的有效性。最后基于TSMC 65nm工艺完成了10-Bit 500MSps流水线ADC电路设计、仿真以及版图后仿真。仿真结果表明,在采样频率500MHz,输入频率250MHz,差分输入满摆幅1.2V的情况下,经过校准后ADC动态有效位数(ENOB)达到9.4位,电路模拟部分功耗为16mW。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN792

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