0.4V 10位纳瓦级10-KS/s SAR ADC设计

发布时间：2022-12-18 05:50

　　便携设备的使用离不开集成电路（IC）工艺和半导体技术的发展。模拟集成电路满足精度的前提下,降低供电电压并不意味着低功耗,因此极低电压与极低功耗一直都是模拟集成电路设计的挑战。作为模拟信号与数字信号之间转换的桥梁,模数转换器（analog-to-digital converter,ADC）也必须实现低压、低功耗。而逐次逼近型（successive approximation register）模数转换器（SAR ADC）能在8-12bits精度和1KS/s-100MS/s速度之间实现折中,同时具备功耗以及面积等方面的优势,其应用更为广泛。本文目标是设计一款应用在无线传感器网络芯片中的低压低功耗的SAR ADC。本文对ADC的原理进行分析,通过对工业界几种主流的ADC的介绍和对比,提出了SAR ADC设计指标,基于功耗,速度与线性度考虑确定每个模块采用的电路拓扑结构,分析了电路的非理想因素,最后,仿真验证了所设计SAR ADC的优势。本文提出了几个关键技术。采样保持开关通过栅压自举技术来提高电路的线性度,DAC电容网络采用全差分结构来增加匹配度,提高系统精度,采用动态锁存比较器来减小噪声与... 

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 SARADC的发展以及研究现状
        1.2.1 SARADC的发展
        1.2.2 国内外研究现状
    1.3 课题研究内容及论文结构
第二章 SAR ADC的关键技术
    2.1 SARADC的性能参数
        2.1.1 静态性能参数
        2.1.2 动态性能参数
    2.2 采样保持开关
        2.2.1 MOS开关管的非理想因素
        2.2.2 栅压自举技术
    2.3 DAC电容网络
        2.3.1 电荷再分配式DAC
        2.3.2 电容转换能耗分析
        2.3.3 电容转换方案
    2.4 比较器的设计
        2.4.1 动态比较器
        2.4.2 动态比较器的噪声与失调
    2.5 SAR控制逻辑的设计
        2.5.1 静态SAR控制逻辑
        2.5.2 动态SAR控制逻辑
    2.6 小结
第三章 低压低功耗10位10-KS/s SAR ADC设计与仿真
    3.1 DAC开关时序设计
        3.1.1 开关时序分析
        3.1.2 平均开关能量
        3.1.3 线性度
    3.2 比较器设计
        3.2.1 比较器失调分析
        3.2.2 比较器延时分析
    3.3 基准源设计
    3.4 采样开关设计
    3.5 连接开关设计
    3.6 动态逻辑电路设计
    3.7 整体电路的仿真分析
    3.8 小结
第四章 SARADC的版图设计与后仿真
    4.1 DAC电容阵列版图设计
    4.2 比较器单元版图设计
    4.3 开关版图设计
    4.4 动态逻辑电路版图设计
    4.5 整体电路版图设计
    4.6 小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]A single-channel 10-bit 160 MS/s SAR ADC in 65 nm CMOS[J]. 卢宇潇,孙麓,李哲,周健军.  Journal of Semiconductors. 2014(04)
[2]无线传感器网络应用及研究现状[J]. 周雅琴,谭定忠.  传感器世界. 2009(05)
[3]SAR A/D转换器中电容失配问题的分析[J]. 周文婷,李章全.  微电子学. 2007(02)
[4]模拟/数字转换技术及其发展趋势[J]. 王晶.  微电子学. 2005(03)
[5]18位逐次逼近型A/D变换器AD7641[J]. 戴维德.  电子世界. 2005(03)

博士论文
[1]16位高速CMOS流水线模数转换器关键技术研究[D]. 赵磊.西安电子科技大学 2013

硕士论文
[1]纳米级低功耗SAR A/D转换器设计研究[D]. 肖余.西安电子科技大学 2014
[2]基于终端电容复用开关策略的11位逐次逼近型ADC的研究与设计[D]. 秦琳.浙江大学 2012
[3]基于0.35um混合信号CMOS工艺的12位、100ksps SAR ADC的设计与实现[D]. 王兴意.国防科学技术大学 2010



本文编号：3721475