当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

基于快闪和逐次逼近架构的混合型模数转换器研究

发布时间:2020-04-07 20:05
【摘要】:模拟数字转换器(ADC)是整个信息化时代最重要的核心芯片之一,它可以将自然界中广泛存在的模拟信号量,转换为可以被电子电路系统识别的数字信号量,它是数字与模拟世界之间沟通的桥梁。随着人们对高效高速通讯的追求,作为通讯系统接口的ADC也应当具有更小的体积、更低的功耗和更高的性能。但由于半导体工艺进步以及进步带来的各种限制,传统的ADC架构已经难以满足现有的应用需求,于是人们提出了混合架构的ADC。现如今,各种混合架构大放异彩,相比传统架构各有优势。本文使用了一种基于逐次逼近(SAR)和快闪(Flash)架构的ADC,该架构通过使用两个电容式数模转换器(DAC)阵列以及三个比较器,可以以较小的功耗和面积代价使得转换速率提升近一倍。两个电容阵列分别为SIG-DAC,负责采样输入信号以及生成残差电压,和REF-DAC,负责产生参考电压。为了保证系统对多个比较器的失调以及DAC失配具有鲁棒性,各级电容设计使用了非二进制权重,从而让系统拥有冗余设计。本文提出对该种混合架构的两个电容阵列使用单调切换技术,可以显著降低系统功耗,使得ADC在功耗上具有一定优势。同时为了提高转换速度,本文使用了异步时序控制逻辑。并对关键路径上的数字逻辑,例如对移位寄存器和数据寄存器,进行了优化,提高了时间利用率并降低了功耗。本文设计的混合架构ADC使用了格罗方德130nm SOI工艺流片,芯片核心面积为245μm× 300μm。仿真结果表明,在1.2V电源电压,100MHz采样率下,信噪失真比峰值可达50.82dB,无杂散动态范围峰值为53.32dB。芯片核心功耗为0.732mW,FoM为25.7fJ/conv.-s。
【图文】:

数据来源,低功耗


邋LPF邋逦邋:J^A?sj逡逑图1.1邋ADC在一个射频收发系统中的应用逡逑if:闪为模数装换器如此要,人们对其期k 也越来越高,希M校数转换器的逡逑分辨率越来越高、速度越来越快、功耗越来越低。虽然希望如此,但是对T?芯片逡逑设计制造来说,三者是拮抗的,,无法三全其美,很难同时满足,于是便需要根据逡逑具体的使用需求来进行权衡和折衷。逡逑对于当前的物联网设备来说,由于体积以及电池能量密度的限制,续航待机逡逑ii、J?间是一个非常重要的性能指标,?个对电池友好型的硬件系统,才是一个合逡逑适的系统。也即在现如今物联网应用中,低功耗的权重是要大于速度和精度的。逡逑确定了以低功耗为主要设计U标之后,考虑到-些典型的通讯协议和相对)、;/:的逡逑尜带频率和采样率如表i.i所示。那么由这样的需求可以推断出

工作流程图,工作流程,子指


端加入数字处理,或者说数字校准屯路,以进行数字校止。并也会通常在前级逡逑加上抗混卺滤波器,保证尽量减少采样时带外信号对输入佶号的干扰,具休工作逡逑过程如图2.1所示[26]。在经过M化以及数字后处理之耵,系统将会输出转换得逡逑到的离散数字信号,供后续的数卞?电路使用。逡逑i邋叫邋|邋丨邋逦邋逦逡逑反混普滤波逦采样逦1化逦灘字后处埋逡逑图2.1邋A邋DC工作流程:逡逑2.2模数转换器的性能指标逡逑ADC的典型性能指标有很多,诸如有效位、功耗、面积、非线性误差等等。逡逑考虑到在集成电路设讣往往中无法做到Q嬍痹谒鵔囍副晟献龅阶钣牛荒茉诟麇义戏蕉副曛薪腥ê夂驼壑裕敲戳私庹釺p指标的意义就显得尤为?要,下面将逡逑详细介绍各个性能指标的定义。逡逑ADC的性能指标主耍分为静态指标以及动态指标,同时静态和动态这两大逡逑性能指标又包括很多子指标。其中前者的子指标有偏移误差、增益误差、微分逡逑非线性误差(DNL)和积分非线性误差(INL)等,而后者的子指标包括信噪比逡逑7逡逑
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN792

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 荆苏丹;吴朝烨;;逐次逼近模数转换器专利技术分析[J];河南科技;2017年03期

2 陈楠;龙飞;;MATLAB/Simulink仿真在模数转换器教学中的应用[J];计算机时代;2015年09期

3 汪雨雯;叶凡;任俊彦;;一种应用于时间交织模数转换器的低抖动延迟锁定环[J];复旦学报(自然科学版);2014年03期

4 王芸;;一种∑-Δ模数转换器[J];电气电子教学学报;2011年01期

5 张有涛;李晓鹏;刘Ya;张敏;钱峰;陈辰;;8bit 1.4GS/s模数转换器[J];固体电子学研究与进展;2010年01期

6 ;ISLA112P50:500MSPS模数转换器[J];世界电子元器件;2010年09期

7 张有涛;李晓鹏;刘Ya;张敏;陈新宇;钱峰;;6 bit 1.8GS/s模数转换器[J];固体电子学研究与进展;2009年02期

8 吴春瑜;佟波;王继安;李文昌;李威;;一种八位并行插值型模数转换器的设计[J];辽宁大学学报(自然科学版);2009年04期

9 王怀秀;朱国维;;24位高性能模数转换器ADS1274/ADS1278及其应用[J];国外电子元器件;2008年05期

10 ;Cirrus Logic新型低功耗模数转换器CS53L21[J];电子元器件应用;2006年08期

相关会议论文 前10条

1 周涛;许建平;贺明智;;适用于高频开关电源数字控制器的模数转换器[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年

2 陈睿;陆妩;任迪远;郑玉展;王义元;费武雄;李茂顺;兰博;崔江维;;10位双极模数转换器的电离辐射效应[A];第十五届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集[C];2010年

3 马绍宇;韩雁;黄小伟;杨立吾;;一个高性能、低功耗18位音频模数转换器(ADC)[A];第十届中国科协年会论文集(四)[C];2008年

4 王栋;王怀秀;;24位高性能Σ-△型模数转换器AD7764及在温度采集中的应用[A];第20届测控、计量、仪器仪表学术年会论文集[C];2010年

5 吕培庚;陈峥;;电缆隧道监测信号的数字化采集与在线监测的研究[A];2017年“电子技术应用”智能电网会议论文集[C];2017年

6 陈睿;陆妩;任迪远;郑玉展;王义元;费武雄;李茂顺;兰博;;不同偏置条件的10位CMOS模数转换器的辐射效应[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第7册)[C];2009年

7 田国平;朱思成;白元亮;;砷化镓8Bit ADC电路的辐照试验研究[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年

8 姜岩峰;张晓波;鞠家欣;黄绍起;;数字电视信道解调解码芯片内嵌式模数转换器的验证测试[A];第五届中国测试学术会议论文集[C];2008年

9 蔡友;韩雁;;Δ∑模数转换器中数字抽取滤波器的设计[A];浙江省电子学会2006年学术年会论文集[C];2006年

10 李中发;梁先宇;蔡谷明;彭义;瞿亮;;微型量热仪智能化研究[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年

相关重要报纸文章 前10条

1 广东 尹华军;单片机模数转换器用于按键扫描的软件优化[N];电子报;2017年

2 湖北 叶启明;多功能、高性能模数转换器ADC10080[N];电子报;2006年

3 ;ADI CMOS工艺模数转换器降低处理系统的成本[N];中国计算机报;2002年

4 ;24比特立体声模数转换器[N];中国计算机报;2004年

5 某摩步师侦察营仪侦连中士 周飞飞;模数转换器:夜间战场侦察如白昼[N];解放军报;2011年

6 ;TI推出12位500 MSPS ADC[N];电子资讯时报;2006年

7 ;扫描各有各的招[N];中国计算机报;2002年

8 记者 孙文博/北京;ADI专注ADC市场 未来将打“中国牌”[N];电子资讯时报;2003年

9 赵艳秋;TI最高速度16位ADC发布[N];中国电子报;2008年

10 本报记者 程彦博;低成本与高价值的平衡[N];中国计算机报;2014年

相关博士学位论文 前10条

1 苏斐然;时间交替光模数转换器基本模型与实验研究[D];上海交通大学;2017年

2 张靓;高速低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器研究[D];西安电子科技大学;2017年

3 董嗣万;高速流水线模数转换器结构优化及数字校准技术研究[D];西安电子科技大学;2017年

4 过伟;高效CMOS逐次逼近型模数转换器关键技术研究[D];西安电子科技大学;2018年

5 王林锋;高速流水线模数转换器关键技术研究与芯片设计[D];东南大学;2018年

6 易婷;高性能∑△模数转换器设计[D];复旦大学;2002年

7 张剑云;应用于数字视频接收器的低功耗高速流水线模数转换器的研究[D];复旦大学;2006年

8 殷秀梅;流水线模数转换器双模式数字后台校正技术[D];清华大学;2010年

9 张睿;时间交叉模数转换器数字校准技术研究[D];合肥工业大学;2012年

10 秦亚杰;高能效流水线模数转换器的研究与设计[D];复旦大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵亮;基于快闪和逐次逼近架构的混合型模数转换器研究[D];中国科学技术大学;2019年

2 陈思园;应用于DSP的嵌入式模数转换器设计[D];湖南大学;2015年

3 何佳保;一种低功耗逐次逼近模数转换器的设计与仿真[D];哈尔滨理工大学;2018年

4 姜刚建;中高精度16位SAR A/D转换器校准电路新结构设计[D];北京交通大学;2018年

5 杨姝;14位逐次逼近式模数转换器设计[D];吉林大学;2018年

6 卞腾飞;低功耗电荷分享SAR ADC研究与设计[D];华侨大学;2018年

7 徐姚华;基于LMS算法的流水线模数转换器数字校准算法的研究与设计[D];合肥工业大学;2018年

8 谢易;10位VCO-SAR A/D转换器设计研究[D];西安电子科技大学;2018年

9 王莉莎;12位多路时域交织A/D转换器关键技术研究[D];西安电子科技大学;2018年

10 谢泽平;基于55nm的10位高速低功耗SAR ADC研究与设计[D];西安电子科技大学;2018年



本文编号:2618329

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2618329.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户6a2b6***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com