12位200kS/s的低功耗SAR ADC设计

发布时间：2021-05-05 20:33

　　作为模拟信号与数字信号的接口,模数转换器（ADC）是现代电子系统中不可或缺的重要组成部分。相对于其他类型的ADC,逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）具有结构简单、功耗低等特性,并且其性能不受工艺尺寸减小的影响。因此,高性能SAR ADC的设计一直以来都是业界和学术界的研究热点。SAR ADC的工作方式决定了其内部电路的工作频率远高于采样频率,因此参考电压源需要很强的驱动能力来使比较电平快速建立。而如果由外部电路提供参考电压,则芯片内部需添加大量的去耦电容来减小参考电压的震荡。本文设计了一种集成了参考电压缓冲器的采样率为200kS/s的12位SAR ADC。为降低参考电压缓冲器的带宽要求,数模转换器（DAC）在比较器在比较出结果后立即根据比较结果进行下一比较电平的建立,而SAR ADC中的逐次逼近逻辑亦根据比较器工作方式进行了优化,从而呈现出半同步特性。此外,为提高电路的集成度,在分析各类不同结构电荷重分配式DAC的基础上,提出了整合参考电压缓冲器输出端电阻的阻容混合式DAC,并通过Matlab软件对其进行了行为级建模和仿真验证。整体电路与版图基于CSMC 0.18μm CMOS工艺... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【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 选题依据与研究意义
    1.2 SAR ADC的研究现状
    1.3 论文主要内容与结构安排
第二章 SAR ADC的工作原理及性能指标
    2.1 ADC的基本原理与分类
    2.2 SAR ADC的工作原理
    2.3 ADC的性能指标
        2.3.1 静态性能指标
        2.3.2 动态性能指标
第三章 整体工作原理及主要模块设计
    3.1 整体工作原理
    3.2 自举开关的设计
    3.3 比较器的设计
        3.3.1 比较器时序
        3.3.2 比较器失调存储
        3.3.3 比较器性能指标确定
        3.3.4 比较器性能仿真
    3.4 参考电压缓冲器的设计
    3.5 数字模块的设计
        3.5.1 逐次逼近逻辑模块的设计
        3.5.2 时序产生模块的设计
第四章 DAC的原理与设计
    4.1 DAC基本原理及分类
    4.2 分段式DAC电容阵列的分析
        4.2.1 非整数倍桥接电容DAC阵列
        4.2.2 整数倍桥接电容DAC阵列
    4.3 DAC开关切换方式的比较
        4.3.1 传统型开关切换方式
        4.3.2 单调型开关切换方式
        4.3.3 基于共模电压型开关切换方式
        4.3.4 电容回切型开关切换方式
        4.3.5 DAC版图面积的比较
    4.4 DAC的设计
        4.4.1 电路结构与原理分析
        4.4.2 电容参数的确定
        4.4.3 电容阵列的布局
第五章 版图设计及功能、性能仿真
    5.1 版图设计考虑因素
    5.2 SAR ADC的整体版图
    5.3 SAR ADC的功能、性能仿真及分析
        5.3.1 功能仿真
        5.3.2 性能仿真
第六章 总结与展望
参考文献
附录 攻读硕士学位期间撰写的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]码密度法测量模数转换器的静态参数[J]. 方穗明,王占仓.  北京工业大学学报. 2006(11)

博士论文
[1]高性能低功耗SAR ADC的研究与设计[D]. 高俊枫.电子科技大学 2015
[2]混合结构逐次逼近模数转换器研究与设计[D]. 武海军.华南理工大学 2014

硕士论文
[1]高速逐次逼近型模数转换器研究与设计[D]. 祁磊.东南大学 2016
[2]高速低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计[D]. 杜争.南京邮电大学 2015
[3]16位1MS/s CMOS SAR A/D转换器设计及校准技术[D]. 宋孝立.西安电子科技大学 2014
[4]低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计[D]. 孙彤.清华大学 2007



本文编号：3170542