基于环振放大器的两级式低功耗ADC的研究与设计

发布时间：2023-03-19 11:23

　　在现代信号设计中,数据转换器(Analog to Digital Converter,ADC)是重要的逻辑模块,在模拟世界和数字世界的数据处理中起着中介作用。并且在物理世界中,大多数信号都是模拟性质的,因此模数转换器在信息采集系统中显得至关重要。在众多类型的模数转换器当中,逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)在其中占据了至关重要的一个部分。尽管SAR ADC需要多次比较过程才能完成一次完整的量化,但是由于其结构简单,功耗低,面积小并很好的适用于先进CMOS工艺等特点,被广泛的应用于超宽带无线接收器、医疗仪器、和数字成像系统中。并且在近年来,为了满足于高采样率和低功耗的需求,各种各样的新技术,新结构被应用到了SAR ADC当中,使得SAR ADC从早期的中低采样率,中等精度发展到了现在高速,中高精度,成为了模数转换器领域的研究重点和热点。本文对高速低功耗逐次逼近型模数转换器的关键技术进行研究与分析。相对于传统高速低功耗模数转换器,本设计为了提高SAR ADC的速度,通过采用两级式的结构,实现了并行的操作;另外由于传统两级式结构的SAR ADC的级间运放占了整个ADC功耗的非常大一部分,...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 两级Pipelined-SAR ADC的发展和研究现状
    1.3 论文的主要工作和结构安排
第二章 模数转换器概述
    2.1 ADC的基本概念
    2.2 ADC的基本性能参数
        2.2.1 量化误差
        2.2.2 静态特性参数
        2.2.3 动态特性参数
    2.3 几种不同架构的ADC及特点
        2.3.1 全并行ADC(Flash)
        2.3.2 流水线式ADC(Pipelined)
        2.3.3 逐次逼近型ADC(Successive-approximation register,SAR)
        2.3.4 Sigma-Delta Converter
    2.4 高速低功耗SAR ADC的前沿技术
        2.4.1 低能耗电容阵列翻转技术
        2.4.2 分布式(Subranging)技术
        2.4.3 多比较器相关技术
        2.4.4 时间域比较器结构
        2.4.5 多比特每周期量化技术
    2.5 本章小结
第三章 一款12 位两级式低功耗SAR ADC的设计实现
    3.1 12 位两级式SAR ADC的基本架构和工作流程
    3.2 整体ADC方案创新与设计
    3.3 级间运放方案与设计
    3.4 关键模块电路设计
        3.4.1 采样开关
        3.4.2 电容阵列
        3.4.3 动态比较器
        3.4.4 数字逻辑
    3.5 仿真性能分析
    3.6 本章小结
第四章 版图绘制与后仿结果
    4.1 版图绘制中常见的效应
        4.1.1 天线效应(Process Antenna Effect,PAE)
        4.1.2 阱邻近效应(Well Proximity Effect,WPE)
        4.1.3 浅槽隔离压力效应(Shallow Trench Isolation,STI)
        4.1.4 闩锁效应(Latch Up)
    4.2 关键模块的版图绘制
        4.2.1 栅压自举开关
        4.2.2 电容阵列
        4.2.3 比较器
        4.2.4 环振放大器
    4.3 芯片整体版图与后仿分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 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：3765160