18位3M S/s高精度模数转换器设计

发布时间：2022-09-29 17:23

　　随着数字电路的性能不断提高,数字处理技术已经成为主流,然而大部分的原始信号都是模拟信号,因此对于高性能的模数转换器需求越来越大。Pipelined SAR ADC由于结合了Pipelined ADC高速高精度特点和SAR ADC面积功耗小的优势,在高性能的ADC设计中正越来越被重视。本文研究设计一种采用两级Pipelined SAR结构的18位3M S/s的高精度模数转换器,其采用基于V_cm的采样方案,大大减小了量化过程的能量损耗。第一级SAR ADC设计中,采样开关采用栅压自举结构,减小了其非线性;开关阵列由于不与输入信号直接接触,采用了由CMOS对组成的开关;比较器采用了改进型动态结构,只需一个时钟且完全没有静消耗;逐次逼近逻辑采用由D触发器构成的寄存器结构;余量放大器采用自调零的结构,其开环直流增益和增益带宽积均很大。第二级SAR ADC中采样开关直接采用由单个NMOS管构成,其余结构与第一级设计类似。校准电路中,电容阵列采用低位电容校准高位电容的方案来校准电容的失配,理论上能达到1LSB的精度;对比较器采用对第二级输出负载补偿的校准方案,能在±25mV的范... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的来源及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
第2章 Pipelined SAR模数转换器基本理论
    2.1 模数转换器性能衡量指标
        2.1.1 静态性能参数
        2.1.2 动态性能参数
    2.2 SAR ADC的基本理论
        2.2.1 SAR ADC的工作原理
        2.2.2 SAR ADC的典型结构
    2.3 Pipelined ADC基本思想
    2.4 Pipelined SAR ADC基本结构
    2.5 本章小结
第3章 高精度Pipelined SAR ADC模块设计
    3.1 开关方案的选择
    3.2 高精度Pipelined SARADC电路的功能模块的设计
        3.2.1 开关模块的设计
        3.2.2 电容阵列的设计
        3.2.3 比较器的设计
        3.2.4 逐次逼近逻辑设计
        3.2.5 余量放大器的设计
    3.3 高精度Pipelined SAR ADC中校准模块的设计
        3.3.1 电容阵列的校准电路
        3.3.2 比较器的校准电路
        3.3.3 余量放大器的校准电路
    3.4 本章小结
第4章 18位3M S/s高精度模数转换器设计及仿真
    4.1 电路设计及前仿真结果
        4.1.1 第一级SAR ADC的设计
        4.1.2 第二级SAR ADC的设计
        4.1.3 校准电路的设计
        4.1.4 18位3M S/s模数转换器的整体仿真
    4.2 版图设计及后仿真结果
        4.2.1 版图设计的基本原则
        4.2.2 18位3M S/s模数转换器版图设计及后仿真结果
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
博士论文
[1]基于逐次逼近结构的高速低功耗模数转换器研究[D]. 李冬.东南大学 2017

硕士论文
[1]隧穿式磁阻传感器接口ASIC芯片设计[D]. 张文博.哈尔滨工业大学 2017
[2]12bit低功耗逐次逼近模数转换器的设计[D]. 张晓静.哈尔滨工业大学 2014
[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]高速高精度模数转换器的设计与实现[D]. 王煊.浙江大学 2012
[5]一种高精度逐次逼近模数转换器的研究与设计[D]. 乔高帅.上海交通大学 2010



本文编号：3683000