一种使用PN码对SAR ADC的电容失配进行后台校准技术的研究
发布时间：2021-01-23 20:00
模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）是可以将模拟信号转换为数字信号的一种电路。模拟信号是连续变化的信号,数字信号则是离散变化的。根据处理信号类型的不同,集成电路可以大致分为两种:模拟电路和数字电路。因为集成度较高、功耗较低、适应性及可移植度高和抗干扰能力较强等原因,数字电路的应用较模拟电路要更为广泛,在集成电路行业中逐渐形成了“大数字小模拟”的趋势。但是因为自然界中大部分的信号都是模拟信号,如温度、声音等。所以若要广泛应用数字电路,ADC的信号类型转换功能是必不可少的。为了适应不同应用场合的具体需求,ADC也有各种不同的类型,包括Sigma-Delta ADC、流水线型ADC、快闪型ADC和逐次逼近式（SAR）ADC等。其中SAR ADC因其功耗小和占用芯片面积小的特点,在便携式消费电子产品飞速发展的今天,越来越被学术界和产业界重视。但由于SAR ADC在工作时常会受非理想因素的影响而导致其性能受到限制,需要采取校准算法来抵消非理想因素的影响来提升其性能。本论文在详细介绍了SAR ADC的性能指标、电路结构、基本工作原理、各种非理想因素的来源和对...
【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】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SARADC会议论文数量趋势
第二章ADC原理、误差分析及现有校准算法概述7第二章ADC原理、误差分析及现有校准算法概述本章先简单介绍模数转换器(ADC)的基本工作原理，并会简单整理一下ADC实际工作时的一些参数和性能指标，然后会介绍逐次逼近式模数转换器(Successive-Approximation-RegisterADC,SARADC)的结构和工作原理，并对其中的各种非理想因素的来源及其对SARADC的工作性能带来的影响进行详细的分析。最后对现有的主流校准算法的原理及其优缺点进行了大概总结。2.1ADC的基本工作原理需转换成数字信号的模拟信号在输入到ADC之前，一般会先经过一个抗混叠滤波器过滤一定程度的噪声干扰，然后完成滤波的信号才会输入到ADC中，再经由ADC完成转换为数字信号的过程[22]。ADC具体的工作过程如图2-1所示。在时间和幅度上连续的模拟信号进入到ADC后，ADC以一定的采样率对模拟信号采样（每隔一段确定的时间便采一次样并保存采样值），得到在时间和幅度上离散的采样结果。再将各采样值假设是原模拟信号采样时间间隔内的定值，对采样结果进行保持，便可以用在时间上连续，在幅度上离散的保持结果将模拟信号大致还原出来。从图中可以很容易地看出，ADC的采样率越高，保持结果对原始模拟信号的还原就越接近真实情况，最终输出的码字结果精度一般也会越高。得到保持结果之后，再按照ADC自身的分辨率/精度将输入信号摆幅划分成若干个区间来与保持结果的每一个离散的幅度值进行比对（量化）并按照比对结果和ADC的分辨率进行编码。编码后的码字便是最后输出的转换后的数字信号。从这个过程也很容易看出，ADC的分辨率/精度越高，转化出来的数字信号就越接近真实的模拟信号。图2-1ADC工作过程
中的3-bitADC对应的最低有效位是VFS/8
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于扰动的SAR ADC数字校准算法[J]. 黄继伟,康健. 微电子学. 2019(05)
[2]基于亚稳态检测的SAR ADC电容失配校准算法[J]. 彭传伟,唐鹤,何生生. 电子与封装. 2019(06)
[3]一种12位1 MS/s数字自校准SAR ADC[J]. 徐亮,代志双,谢亮,金湘亮. 微电子学. 2019(03)
[4]用于高速CIS的12-bit紧凑型多列共享并行pipeline-SAR ADC（英文）[J]. 郭志强,刘力源,吴南健. 红外与激光工程. 2018(05)
[5]基于45 nm SOI CMOS工艺的10 bit、125 MS/s过零检测Pipeline-SAR ADC设计[J]. 张凯娜,严鹏程,宋焱,谢毅,郭卓奇,耿莉. 微电子学与计算机. 2017(11)
[6]用于BAN的自校准SAR ADC设计[J]. 周前能,徐海峰,李云松,唐政维,李红娟,罗伟. 微电子学. 2017(05)
[7]一种基于电容匹配算法的低噪声SAR ADC设计[J]. 徐代果,陈光炳,刘涛. 微电子学. 2014(05)
[8]模拟电路与数字电路的区别辨析[J]. 王敏. 电子世界. 2014(15)
[9]一种具有2-bit/cycle结构的400-MS/s 8-bit逐次逼近型模数转换器设计[J]. 代国宪,陈迟晓,叶凡,任俊彦. 复旦学报(自然科学版). 2014(04)
[10]应用于9通道8-bit 1 GS/s时钟交叠SAR ADC的后台校准改进方法[J]. 祝瑞元,顾纯晨,赵裔,方昊,洪志良. 复旦学报(自然科学版). 2014(04)
博士论文
[1]高速CMOS时域交织逐次逼近型模数转换器关键技术研究[D]. 李登全.西安电子科技大学 2018
硕士论文
[1]一种基于亚稳态检测的SAR ADC电容失配校准技术[D]. 彭传伟.电子科技大学 2019
[2]低复杂度TI-ADC校准技术的研究与实现[D]. 李琨.合肥工业大学 2018
[3]14位高速PipelineSAR模数转换器的研究与设计[D]. 何沁.电子科技大学 2018
[4]一种采用新型片上校准技术的Pipeline ADC设计[D]. 毛祚伟.电子科技大学 2018
[5]一种应用于便携式无线基带通信的超低功耗SAR ADC[D]. 陈正.电子科技大学 2017
[6]基于过零检测的TIADC采样失配后台校准技术研究[D]. 王玉莹.合肥工业大学 2016
[7]CMOS全差分放大器的研究与设计[D]. 李帅三.黑龙江大学 2015
[8]多通道SAR ADC数字后台校准技术的研究与实现[D]. 杨刚.合肥工业大学 2015
本文编号：2995837
【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】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SARADC会议论文数量趋势
第二章ADC原理、误差分析及现有校准算法概述7第二章ADC原理、误差分析及现有校准算法概述本章先简单介绍模数转换器(ADC)的基本工作原理，并会简单整理一下ADC实际工作时的一些参数和性能指标，然后会介绍逐次逼近式模数转换器(Successive-Approximation-RegisterADC,SARADC)的结构和工作原理，并对其中的各种非理想因素的来源及其对SARADC的工作性能带来的影响进行详细的分析。最后对现有的主流校准算法的原理及其优缺点进行了大概总结。2.1ADC的基本工作原理需转换成数字信号的模拟信号在输入到ADC之前，一般会先经过一个抗混叠滤波器过滤一定程度的噪声干扰，然后完成滤波的信号才会输入到ADC中，再经由ADC完成转换为数字信号的过程[22]。ADC具体的工作过程如图2-1所示。在时间和幅度上连续的模拟信号进入到ADC后，ADC以一定的采样率对模拟信号采样（每隔一段确定的时间便采一次样并保存采样值），得到在时间和幅度上离散的采样结果。再将各采样值假设是原模拟信号采样时间间隔内的定值，对采样结果进行保持，便可以用在时间上连续，在幅度上离散的保持结果将模拟信号大致还原出来。从图中可以很容易地看出，ADC的采样率越高，保持结果对原始模拟信号的还原就越接近真实情况，最终输出的码字结果精度一般也会越高。得到保持结果之后，再按照ADC自身的分辨率/精度将输入信号摆幅划分成若干个区间来与保持结果的每一个离散的幅度值进行比对（量化）并按照比对结果和ADC的分辨率进行编码。编码后的码字便是最后输出的转换后的数字信号。从这个过程也很容易看出，ADC的分辨率/精度越高，转化出来的数字信号就越接近真实的模拟信号。图2-1ADC工作过程
中的3-bitADC对应的最低有效位是VFS/8
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于扰动的SAR ADC数字校准算法[J]. 黄继伟,康健. 微电子学. 2019(05)
[2]基于亚稳态检测的SAR ADC电容失配校准算法[J]. 彭传伟,唐鹤,何生生. 电子与封装. 2019(06)
[3]一种12位1 MS/s数字自校准SAR ADC[J]. 徐亮,代志双,谢亮,金湘亮. 微电子学. 2019(03)
[4]用于高速CIS的12-bit紧凑型多列共享并行pipeline-SAR ADC（英文）[J]. 郭志强,刘力源,吴南健. 红外与激光工程. 2018(05)
[5]基于45 nm SOI CMOS工艺的10 bit、125 MS/s过零检测Pipeline-SAR ADC设计[J]. 张凯娜,严鹏程,宋焱,谢毅,郭卓奇,耿莉. 微电子学与计算机. 2017(11)
[6]用于BAN的自校准SAR ADC设计[J]. 周前能,徐海峰,李云松,唐政维,李红娟,罗伟. 微电子学. 2017(05)
[7]一种基于电容匹配算法的低噪声SAR ADC设计[J]. 徐代果,陈光炳,刘涛. 微电子学. 2014(05)
[8]模拟电路与数字电路的区别辨析[J]. 王敏. 电子世界. 2014(15)
[9]一种具有2-bit/cycle结构的400-MS/s 8-bit逐次逼近型模数转换器设计[J]. 代国宪,陈迟晓,叶凡,任俊彦. 复旦学报(自然科学版). 2014(04)
[10]应用于9通道8-bit 1 GS/s时钟交叠SAR ADC的后台校准改进方法[J]. 祝瑞元,顾纯晨,赵裔,方昊,洪志良. 复旦学报(自然科学版). 2014(04)
博士论文
[1]高速CMOS时域交织逐次逼近型模数转换器关键技术研究[D]. 李登全.西安电子科技大学 2018
硕士论文
[1]一种基于亚稳态检测的SAR ADC电容失配校准技术[D]. 彭传伟.电子科技大学 2019
[2]低复杂度TI-ADC校准技术的研究与实现[D]. 李琨.合肥工业大学 2018
[3]14位高速PipelineSAR模数转换器的研究与设计[D]. 何沁.电子科技大学 2018
[4]一种采用新型片上校准技术的Pipeline ADC设计[D]. 毛祚伟.电子科技大学 2018
[5]一种应用于便携式无线基带通信的超低功耗SAR ADC[D]. 陈正.电子科技大学 2017
[6]基于过零检测的TIADC采样失配后台校准技术研究[D]. 王玉莹.合肥工业大学 2016
[7]CMOS全差分放大器的研究与设计[D]. 李帅三.黑龙江大学 2015
[8]多通道SAR ADC数字后台校准技术的研究与实现[D]. 杨刚.合肥工业大学 2015
本文编号：2995837
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