14 Bit 1 GS/s流水线ADC中校准技术的研究与实现
发布时间：2021-06-26 21:50
随着数字信号处理、通信系统的高速发展,对作为模拟信号与数字信号转换接口的模数转换器也提出了越来越高的要求,主要是高速度、高精度及低功耗的模数转换器的设计。流水线模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）在速度、精度、面积和功耗上较其他模数转换器有较强的优势,故高速高精度流水线ADC是当前的ADC研究热点之一。但是随着CMOS工艺尺寸和电压的不断下降,高性能模拟电路的设计变得愈发困难。因此,通过数字校准算法的辅助来提高性能成为流水线ADC的重要研究方向之一。本文首先分析了流水线ADC的各种误差源,完成了流水线ADC的行为建模,为仿真验证实际误差条件下的不同校准算法提供了平台。同时本文研究了流水线ADC数字校准的基本原理,并基于此提出了 一种新型的随机抖动（dither）注入技术。本文提出的随机抖动注入技术可有效抑制放大器增益不足所导致的非线性,并且不会影响级间传输函数。接着,我们通过对ADC内部的比较器进行失调电压的数字校正最大限度地减小比较器失调电压。除此之外,我们利用基于相关性的数字后台校准和电容失配校准来降低乘法数模转换器（Multiplying ...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１无杂散动态范围（ＳＦＤＲ）??
：７：位论义?ＡＤＣ概述…ｉ＝ｍ??ＩＮＬ（Ｄｍ）?＝?ＹＳＤ，），／＝！??Ｄｍ）是数字码Ｄ？，所对应的积分非线性。??线性??线性是指相邻的两个数字码所对应的模拟量的差值和理想台阶的最大差值。ＡＤＣ的微分非线性ＤＮＬ通常被表示为：??皿（Ｄ，），）－，＇）＇与Ｄｍ表示相邻的两个数字码，Ｖｌｓｂ表示ＡＤＣ的量化台阶，字码所对应的模拟值。??
流水线模数转换器的工作过程可以与汽车装配线的过程相比较。第一级先做??一个粗略的估计，之后的毎级都会计算更精确的估计，最后将每级输出的结果结??合起来计算出最终的数字输出结果。如图２－６所示，是一个流水线ＡＤＣ的示意??图，其中流水线子级重复ｎ次。每ｆ子级由一个子闪存模数转换器，一个数模转??换器和残差放大器组成，在两相非交叠时钟的控制下，其工作状态分为保持和采??惮两个模式，每级交替工作在此两种状态下。每级子ＡＤＣ的输出为该级的数字??输出值，再经过子ＤＡＣ＇转换为模拟信号，输入信号减去此模拟信号值再经过残??差放大器的放大，即为本级传输到后一级的输出，也即为后一级的输入信号，以??此类推。最后一级通常为一个低分辨率的快闪模数转换器，最后每一级的数字输??出码经过对齐和纠错模块组合在一起，在经过数字校准单元得到最终的数字输出，??转换过程完成。??１２??
本文编号：3252152
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１无杂散动态范围（ＳＦＤＲ）??
：７：位论义?ＡＤＣ概述…ｉ＝ｍ??ＩＮＬ（Ｄｍ）?＝?ＹＳＤ，），／＝！??Ｄｍ）是数字码Ｄ？，所对应的积分非线性。??线性??线性是指相邻的两个数字码所对应的模拟量的差值和理想台阶的最大差值。ＡＤＣ的微分非线性ＤＮＬ通常被表示为：??皿（Ｄ，），）－，＇）＇与Ｄｍ表示相邻的两个数字码，Ｖｌｓｂ表示ＡＤＣ的量化台阶，字码所对应的模拟值。??
流水线模数转换器的工作过程可以与汽车装配线的过程相比较。第一级先做??一个粗略的估计，之后的毎级都会计算更精确的估计，最后将每级输出的结果结??合起来计算出最终的数字输出结果。如图２－６所示，是一个流水线ＡＤＣ的示意??图，其中流水线子级重复ｎ次。每ｆ子级由一个子闪存模数转换器，一个数模转??换器和残差放大器组成，在两相非交叠时钟的控制下，其工作状态分为保持和采??惮两个模式，每级交替工作在此两种状态下。每级子ＡＤＣ的输出为该级的数字??输出值，再经过子ＤＡＣ＇转换为模拟信号，输入信号减去此模拟信号值再经过残??差放大器的放大，即为本级传输到后一级的输出，也即为后一级的输入信号，以??此类推。最后一级通常为一个低分辨率的快闪模数转换器，最后每一级的数字输??出码经过对齐和纠错模块组合在一起，在经过数字校准单元得到最终的数字输出，??转换过程完成。??１２??
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