高速低亚稳率Pipelined-SAR ADC的研究与设计

发布时间：2021-02-15 17:22

　　近年来,随着智能手机、汽车电子系统、人工智能系统等行业的发展,半导体行业发展迅速。ADC连接着数字世界和模拟世界,在集成电路领域中是极其重要的电路模块,信号传递的质量、速度和它的电路性能息息相关,因此,研究和设计高性能的ADC电路是非常有意义的。目前常见的ADC的种类有快闪型（Flash）ADC、Sigma-Delta型ADC、流水线型（Pipeline）ADC、逐次逼近寄存器型（Successive Approximation Register,SAR）ADC等。Pipeline ADC以流水线式的模式工作,广泛应用于高速中高精度的场合。SAR ADC电路的结构简单,广泛应用于在高速低功耗中精度的场合。比较器作为ADC的核心模块,它的亚稳态会对ADC电路的整体性能造成影响,在高速ADC电路中比较器的亚稳态问题更为严重。本文设计了一款10位高速低亚稳率流水线逐次逼近模数转换器（PipelinedSAR ADC）,结合了传统Pipeline ADC和SAR ADC电路的优点,同时改善了这两种结构的缺点。首先,阐述了比较器的亚稳态,分析了影响比较器亚稳态的因素,并总结了目前已发表的降低比较... 

【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】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究历史与现状
    1.3 本论文的主要工作与论文结构
第二章 模数转换器概述
    2.1 模数转换器简介
    2.2 模数转换器的性能指标
        2.2.1 静态性能指标
        2.2.2 动态性能指标
    2.3 主流模数转换器的架构与简介
        2.3.1 快闪型（Flash）模数转换器
        2.3.2 Sigma-Delta型模数转换器
        2.3.3 逐次逼近寄存器型模数转换器
            2.3.3.1 采样保持电路
            2.3.3.2 SAR控制逻辑电路
            2.3.3.3 电容阵列（DAC）电路
            2.3.3.4 比较器电路
        2.3.4 流水线型（Pipeline）模数转换器
    2.4 本章小结
第三章 高速低亚稳率Pipelined-SAR ADC的结构与建模
    3.1 亚稳率概述
        3.1.1 比较器的亚稳态
        3.1.2 ADC电路中的亚稳态
        3.1.3 降低亚稳率的方法
            3.1.3.1 Tri-Level Comparator
            3.1.3.2 Metastable-Then-Set Algorithm
            3.1.3.3 Sparkle-Code Error Correction
            3.1.3.4 Sparkle-Code Correction
            3.1.3.5 小结
    3.2 本文提出的降低亚稳率的方法
        3.2.1 比较器的失调电压校准
        3.2.2 双比较器电路结构
    3.3 Pipelined-SAR ADC的关键模块设计
        3.3.1 电容阵列设计
        3.3.2 残差电压放大器设计
            3.3.2.1 闭环放大器
            3.3.2.2 动态放大器
    3.4 Pipelined-SAR ADC系统建模
    3.5 本章小结
第四章 10位Pipelined-SAR ADC的实现与仿真
    4.1 DAC电容阵列
    4.2 比较器以及比较器失调校准
    4.3 残差电压放大器
    4.4 电路前仿真结果
    4.5 本章小结
第五章 总结
    5.1 工作总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3035249