一种8通道12位1MS/s SAR ADC的设计

发布时间：2022-08-08 18:59

　　模数转换器（ADC）是模拟信号转换为数字信号的关键模块。在主流的ADC架构中,逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）凭借其结构简单、低功耗、小尺寸以及易于集成等综合优势,被广泛地应用于便携式电子设备、无线传感网络、工业控制以及仪器仪表测量等诸多领域。本文以8通道12位1MS/s SAR ADC的设计与实现为研究课题,着重对电容型数模转换器（DAC）、比较器、采样开关以及模拟前端电路进行了深入地分析,并提出了相应的设计方案。在电容型DAC设计中,本文提出了一种用于顶板采样分段电容结构的混合开关方法,并基于该开关方法设计了一种“4LSB+7MSB”分段结构的11位DAC。相比于传统的底板采样方式,顶板采样可以显著降低总的电容数量。相比于只采用单调开关方法或Vcm-Based开关方法,提出的混合开关方法不仅开关逻辑易于设计,而且共模波动小。在比较器设计中,本文采用的是带失调校准的级联组合比较器,由三级预放大和动态锁存组成。这种级联组合比较器不仅能够实现小信号的快速比较,还能够满足低噪声和低失调的设计要求。在采样开关设计中,本文采用的是栅压自举开关。这种高线性的采样开关能够保证信号被采样时,不... 

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 逐次逼近型ADC研究现状
    1.3 论文的主要工作及组织架构
第二章 模数转换器基本理论
    2.1 ADC简介
    2.2 ADC性能参数
        2.2.1 静态性能参数
        2.2.2 动态性能参数
    2.3 ADC主流架构
        2.3.1 流水线型ADC
        2.3.2 逐次逼近型ADC
        2.3.3 过采样型ADC
    2.4 电荷重分配型SAR ADC工作原理
    2.5 本章小结
第三章 电容型DAC分析与设计
    3.1 电容型DAC结构选择
        3.1.1 传统二进制加权电容结构
        3.1.2 底板采样分段电容结构
        3.1.3 顶板采样分段电容结构
    3.2 顶板采样分段电容结构的非理想因素分析与建模
        3.2.1 电容失配分析与建模验证
        3.2.2 寄生电容分析与建模验证
    3.3 DAC开关切换方法选择
        3.3.1 单调开关切换方法
        3.3.2 Vcm-based开关切换方法
        3.3.3 虚拟共模开关切换方法
    3.4 基于混合开关方法的顶板采样分段电容DAC设计
    3.5 本章小结
第四章 整体系统电路设计与版图实现
    4.1 整体系统架构设计
    4.2 模拟前端电路设计
        4.2.1 通道选择电路设计
        4.2.2 缓冲器电路设计
    4.3 采样开关设计
    4.4 比较器设计
        4.4.1 比较器设计考虑
        4.4.2 比较器结构选择
        4.4.3 比较器电路设计
        4.4.4 比较器仿真结果
    4.5 逐次逼近控制逻辑设计
    4.6 系统整体仿真及分析
    4.7 版图设计实现与后仿
        4.7.1 版图设计考虑
        4.7.2 整体版图实现与后仿验证
    4.8 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3672051