一种基于亚稳态检测的SAR ADC电容失配校准技术

发布时间：2020-06-21 17:29

【摘要】：模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)是用于将模拟形式的连续信号转换为数字形式的离散信号的一类设备,ADC广泛运用于通讯设备、医疗电子、数字示波器等领域。逐次逼近型(Successive Approximation Register,SAR)ADC结构上许多模块被数字电路取代,从而其尺寸可以紧紧追随工艺选得很小,SAR ADC凭借其较低的功耗和面积,且能够达到中高等分辨率和中高速采样率,近年来越来越受到学术界和工业界的青睐,同时SAR ADC中的电容失配是非常重要误差参数,对于高性能的SAR ADC来说,电容失配的校准技术越来越多的应用到SAR ADC中。本文详细讲解了SAR ADC的工作原理,并介绍了SAR ADC一些误差来源,包括采样开关的电荷注入和时钟馈通、电容失配以及比较器失调,紧接着介绍了一些比较器失调校准和电容失配的校准方法。为了校准SAR ADC电容失配,本文提出了一种基于比较器亚稳态检测的电容失配校准算法。首先,介绍了比较器的亚稳态及其影响,一种伪随机噪声(Pseudo-random Noise,PN)注入被引入的算法中。PN码在比较器出现亚稳态时给比较器输出赋值,从而得到实际输出和理想输出的差值,并利用差值算校准码,算法的引入导致了ADC校准模式和正常工作模式的区分。其次,基于MATLAB平台搭建simulink仿真模型,对仿真模块的基本工作流程做了介绍。分析了算法模型中的某些参数,比如单位电容的失配容忍、亚稳态检测范围的确定以及电容失配误差码的平均点数。最后,将算法用在了12bit 150Msps逐次逼近型ADC,介绍了冗余位电容对数字校准的作用、亚稳态检测电路中存在的伪亚稳态现象以及输出码字的转码问题。另外,对电容失配误差码的小数点做了简单分析以及介绍了不同理想输出码字对校准的影响。仿真结果表明相对不校准的情况下,校准后SNDR从63.12dB提升到71.06dB,SFDR从66.85dB提升到82.37dB。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN792
【图文】：

Sigma-deltaADC结构图

逐次逼近型ADC结构图

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 林涛;顾蔚如;王明硕;叶凡;许俊;任俊彦;;一种12-bit 50-MS/s 4-mW带比较器失调校正的逐次逼近型模数转换器[J];复旦学报(自然科学版);2013年03期

2 周文婷;李章全;;SAR A/D转换器中电容失配问题的分析[J];微电子学;2007年02期

相关硕士学位论文 前2条

1 毛祚伟;一种采用新型片上校准技术的Pipeline ADC设计[D];电子科技大学;2018年

2 陈正;一种应用于便携式无线基带通信的超低功耗SAR ADC[D];电子科技大学;2017年

本文编号：2724401