基于0.18μm CMOS工艺的高速高精度采样保持电路的研究与设计

发布时间：2024-04-28 01:27

　　采样保持电路(Sample and Hold Circuits,S/H)是模数转换电路(Analog to Digital Converter,ADC)、信号读出电路等模拟电路中的关键模块,其性能特性直接影响整个系统的性能特性,对高速高精度采样保持电路的研究具有重要意义。本文基于SMIC 0.18μm CMOS工艺设计了一种高速高精度采样保持电路,主要工作包括以下几个方面:首先,在分析采样保持电路原理的基础上,介绍了不同结构的采样保持电路以及其性能指标。讨论采样时钟、采样开关、运算放大器等子电路的非理想效应对采样误差的影响,并作为电路设计的理论基础。其次,基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,采用V_EB线性化与分段线性补偿技术设计了一种为采样保持电路提供精确参考电压的高精度带隙基准电压源电路。仿真结果表明,在-40℃至125℃的温度范围内,带隙基准电压源获得0.47ppm/℃温度系数以及低频处约为-60dB的电源抑制。第三,结合采样保持电路对运算放大器的增益、带宽、压摆率等性能的要求,分析对比不同类型的运算放大器的性能特点,并采用增益自举(Gain Boost...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容与目标
    1.4 论文组织架构
第2章 采样保持电路概述
    2.1 采样定理
    2.2 采样保持电路的基本原理
    2.3 采样保持电路的分类
        2.3.1 并联采样与串联采样
        2.3.2 采样保持电路的典型拓扑结构
    2.4 采样保持电路的性能指标
        2.4.1 采样保持电路的频域特性参数
        2.4.2 采样保持电路的时域特性参数
    2.5 采样保持电路的误差来源
        2.5.1 控制时钟的抖动
        2.5.2 与采样开关相关的误差
        2.5.3 与运算放大器相关的误差
    2.6 本章小结
第3章 应用于采样保持电路的带隙基准电压源设计
    3.1 带隙基准电压源的基本原理与性能参数
        3.1.1 带隙基准电压源的基本原理
        3.1.2 带隙基准电压源的性能参数
    3.2 一阶带隙基准电压源
        3.2.1 一阶带隙基准电压源的基本原理
        3.2.2 一阶带隙基准电压源的设计
    3.3 高阶带隙基准电压源
        3.3.1 常用的高阶温度补偿方法
        3.3.2 高阶补偿带隙基准电压源的设计
    3.4 本章小结
第4章 应用于采样保持电路的运算放大器设计
    4.1 运算放大器的分类与对比
        4.1.1 套筒式共源共栅运算放大器
        4.1.2 折叠式共源共栅运算放大器
        4.1.3 两级运算放大器
        4.1.4 增益自举运算放大器
        4.1.5 不同结构的运算放大器的性能对比
    4.2 采样保持电路运算放大器性能指标的确定
    4.3 采样保持电路运算放大器的设计
        4.3.1 偏置电路
        4.3.2 共模反馈电路
        4.3.3 增益自举运算放大器的设计
    4.4 本章小结
第5章 采样保持电路的仿真验证
    5.1 采样开关的设计
        5.1.1 栅压自举开关的设计
        5.1.2 CMOS开关的设计
    5.2 采样电容的分析
    5.3 控制时钟产生电路的设计
    5.4 采样保持电路的仿真结果
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 主要工作内容总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果



本文编号：3965977