12-bit 100MS/s流水线模数转换器设计

发布时间：2021-01-23 22:53

　　流水线模数转换器被广泛应用于高速、高分辨率的信号处理系统中。其特点是低功耗,面积小。但是它也存在着一个弊端,在高分辨率的应用中,流水线子级的前几级要求具有高线性度、低噪声。随着CMOS工艺技术的迅速发展,高精度的模拟板块设计变的越来越难,而数字电路在面积和功耗方面的消耗变的越来越小。所以,近些年,设计流水线模数转换器的一种常见方法是通过数字电路来代替模拟电路,以此降低电路设计难度。特别是通过用低精度的模拟板块,然后再通过数字校准来实现最终的目标。本文基于SMIC0.13μm 1P6M标准CMOS工艺设计了一款12bit 100MS/s流水线模数转换器。（1）在低压1.2V下,设计实现了高增益,宽带宽的两级折叠共源共栅运算放大器,解决了由于有限增益误差,建立误差引起的电路非线性问题。（2）设计了高速动态比较器,减小了回踢噪声同时提高比较速度且基本无静态功耗。（3）设计实现了翻转围绕型采样保持电路,又为了提高整体电路的线性度,设计了栅压自举开关。（4）设计了流水线子级电路,采用1.5bit/级拥有0.5bit的冗余位,提高流水线ADC的性能。（5）设计了数字校准电路,经过校准后,大大提升了... 

【文章来源】：北方工业大学北京市

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 模数转换器研究的背景与意义
    1.2 发展趋势与国内外研究现状
    1.3 论文的设计目标与内容安排
第二章 模数转换器概述
    2.1 ADC的基本性能参数
        2.1.1 静态参数
        2.1.2 动态参数
    2.2 ADC的分类
        2.2.1 闪存（Flash）ADC
        2.2.2 逐次逼近（SAR）ADC
        2.2.3 流水线（Pipelined）ADC
        2.2.4 过采样（Sigma-Delta）ADC
    2.3 本章小结
第三章 流水线ADC基本工作原理及误差分析
    3.1 流水线（Pipelined）ADC基本工作原理
    3.2 乘法模数转换器
    3.3 运放的直流增益
    3.4 运放带宽
    3.5 热噪声
    3.6 电容匹配和线性度
    3.7 流水线（Pipelined）ADC中误差校正
    3.8 子数模转换器（Sub-ADC）设计：比较器
    3.9 前端采样保持电路
    3.10 本章小结
第四章 12bit-100MHz流水线ADC设计
    4.1 高增益、宽带宽运放设计
        4.1.1 运放的主体结构
        4.1.2 共模反馈电路
        4.1.3 偏置电路的设计
    4.2 动态比较器设计
    4.3 采样保持电路设计
        4.3.1 采样保持电路结构的选择
        4.3.2 栅压自举开关设计
        4.3.3 采样电容值
    4.4 流水线子级设计
    4.5 数字校准电路设计
        4.5.1 延迟对准寄存器阵列
        4.5.2 加法器
    4.6 参考电压电路设计
    4.7 本章小结
第五章 整体版图与电路后仿真
    5.1 整体电路版图
    5.2 电路后仿真
    5.3 本章小结
第六章 总结
参考文献
致谢



本文编号：2996062