一种多路20-bit ADC的研究与设计

发布时间：2020-12-09 03:10

　　模数转换器(ADC)是连接模拟世界与数字世界的桥梁,将模拟信号转换成数字信号,在传感器中扮演着非常重要的角色。多路ADC的应用广泛,如多轴加速度传感器。然而多路信号在ADC输入端发生串扰,如果在设计中没有考虑就会使得ADC的输出结果不正确。SAR ADC必须经过指定的时钟周期后输出有效的数据,这样才完成转换操作。因此采用这种运行方式限制了SAR ADC的速度。此外,随着ADC的位数增加,ADC内部的电容呈指数增长,电容阵列占用面积太大导致电容失配,这样限制了SAR ADC的分辨率。为了解决上述问题,本文提出了一种过采样流水线式的SAR ADC。通过建立串扰寄生参数模型来解决信号之间串扰的问题。对模型进行仿真,得到串扰幅值与通道之间距离的关系,根据给定的串扰幅值指标可以计算出通道之间允许的最小距离,并将此距离作为版图的设计规则。为了提高转换速率,两个8位SAR ADC采用流水线方式工作,代替了16位SAR ADC的串行工作方式。为了解决分辨率受到限制的问题,设计的数字位数增加模块使用过采样技术将SAR ADC输出的16位数字信号扩展到20位。本文的采样信号频率为40 kHz,输入正弦信号... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

流水线式ADC的系统框图

电子科技大学硕士学位论文8较器输出的N次结果输入至缓存器，即ADC完成了对信号的量化编码工作。图2-2SARADC原理框图SARADC使用二进制查找法对采样电压进行量化操作，通过逐位控制DAC使其输出的电压逐渐逼近采样电压。二进制信号从高位到低位依次控制DAC并使其输出信号Vb，电压Va和电压Vb的比较结果组成的二进制序列即为SARADC的量化编码信号。SARADC控制算法结构如图2-3所示，量化编码过程从高位到低位依次进行，首先将DAC的最高位置高电平，此时DAC输出的电压Vb与电压Va进行比较，当电压Va>Vb时，ADC输出的量化编码最高位为“1”，当电压Va<Vb时，ADC输出的量化编码最高位为“0”。然后SAR控制逻辑电路根据比较器的输出结果来控制DAC的输出。接着开始对次高位进行量化编码，量化编码过程与最高位操作一样，直到对信号的最低位完成量化编码，经过N次比较后输出N位数字编码。SARADC逐位进行编码工作，每个时钟周期只编码一位信号。

第二章多路ADC基础理论介绍9图2-3SARADC控制算法结构2.3CIC滤波器2.3.1CIC滤波器原理图2-4单级CIC滤波器结构CIC滤波器的电路结构简单，广泛地运用在数字信号处理中。单级CIC滤波器的电路结构如图2-4所示，由一个积分器、一个抽取器和一个微分器组成。电路中使用加法器就能实现滤波器的功能，与其它滤波器相比，占用的硬件资源非常

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于40nm CMOS工艺的高速SAR ADC的设计[J]. 魏祎.  电子产品世界. 2018(03)
[2]数据转换器:模拟与数字世界的桥梁[J]. 李健,王莹.  电子产品世界. 2010(09)
[3]高速A/D转换器的研究进展及发展趋势[J]. 吴兴斌.  微电子学. 2009(03)
[4]模拟/数字转换技术及其发展趋势[J]. 王晶.  微电子学. 2005(03)

硕士论文
[1]一种过采样20-bit SAR ADC的研究与设计[D]. 沈泓翔.电子科技大学 2018
[2]高速低功耗SAR ADC关键技术的研究[D]. 陈海文.电子科技大学 2018
[3]10位低功耗SAR结构ADC的研究与设计[D]. 杨文吒.南京邮电大学 2017
[4]Sigma-Delta ADC数字抽取滤波器的设计与优化[D]. 尚文明.电子科技大学 2013
[5]地震勘探仪器中Sigma Delta AD转换器的设计[D]. 田佳.山东大学 2012
[6]16比特低功耗音频应用Sigma-DeltaADC研究[D]. 刘志明.中国科学技术大学 2010



本文编号：2906151