学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

逐次逼近模数转换器的研究及设计

作　者: 赵常昊
导　师: 吴尽昭
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 嵌入式 逐次逼近 模数转换器 数模转换器 比较器
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 170次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


由于现代通讯系统、便携式消费电子和汽车电子等应用领域的不断拓展,研发高性能、低功耗、低成本的嵌入式模数转换器(ADC)成为当今模数转换器设计的一个重要方向。将嵌入式模数转换器作为外设和其他模拟电路与DSP的内核集成在一个芯片上,这样就既可以节省封装及测试成本,同时也提升了系统的可靠性。本文在总结了嵌入式条件下模数转换器的特殊要求后,完成了一个基于嵌入式应用的10-bit、3.3V、2MHz的逐次逼近型ADC的设计。在系统设计方面,本文采用电压按比例缩放和电荷按比例缩放混合结构,提高了速度、减小了面积。与此同时本文运用两种逐次比较的思想实现设计:其一,比较器的一端是不变输入采样,而另一个输入端则是按比例缩放后的参考电压,按这种方式来逐次搜索;其二,比较器的其中一个输入端是恒定不变的参考电压,另一端是输入采样与按比例缩放后参考电压叠加的结果,以此来做逐次搜索。仿真结果表明,电路速度快,线性度高。在电路实现方面,级联的比较器中大量引用了开关电路,在时钟控制下,它能使电路在工作和省电模式之间转换,从而减少了不必要的功耗。此外,本文还综合使用了输入失调校准和输出失调校准技术,用以保证了整个转换器的精度。与此同时,论文中还就电容、电阻失配对数模转换器(DAC)的非线性的影响进行了讨论,并且由此提出了提高DAC性能的设计原则。利用Cadence对电路进行了设计,并使用Hspice和Matlab对电路进行了系统仿真,其结果表明:ADC模块的整体静态功耗为3.16mW,在2MHz的采样频率时,对于44.8kHz的正弦信号,仿真具有69.3dB的SFDR,58.7dB的SNR,有效分辨率为9.46-bit,最大微分非线性和积分非线性分别为0.9LSB和1.28LSB,满足预期的设计要求。根据混合信号集成电路版图设计规则,完成了逐次逼近模数转换器核心电路的版图设计,版图面积为0.69mm×1.23mm,整个DSP芯片版图的面积为5.73mm×5.79mm。该芯片采用TSMC 0.18μm、1.8/3.3V、单层多晶、六层金属的CMOS工艺实现,测试结果满足预期设计要求。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 国内外研究现状  8-10
    1.1.1 数字信号处理器  8-9
    1.1.2 模数转换器  9-10
  1.2 本课题的研究目的及特点  10-11
  1.3 研究工作的主要内容与论文结构  11-12
第二章 模数转换器概述  12-19
  2.1 模数转换器的基本原理  12-13
  2.2 模数转换器的性能指标  13-17
    2.2.1 静态性能指标  13-15
    2.2.2 动态性能指标  15-17
  2.3 模数转换器的分类  17-18
  2.4 本章小结  18-19
第三章 逐次逼近型ADC 的系统设计  19-30
  3.1 逐次逼近型ADC 的系统结构  19-21
  3.2 数模转换器结构选择  21-26
  3.3 比较器  26-29
    3.3.1 比较器的结构选择  26-28
    3.3.2 比较器输入失调校准技术  28-29
  3.4 本章小结  29-30
第四章 电路主要模块的设计及其仿真  30-68
  4.1 DAC 的电路设计  30-42
    4.1.1 本设计中DAC 的工作原理  30-37
    4.1.2 模拟开关和两相非交叠时钟产生电路  37-40
    4.1.3 DAC 整体仿真结果  40-42
  4.2 比较器的设计  42-53
    4.2.1 第一级运放的设计  42-45
    4.2.2 第二、第三级运放的设计  45-49
    4.2.3 后三级运放的设计  49-50
    4.2.4 比较器系统设计  50-53
  4.3 数字逻辑与时序控制设计  53-61
    4.3.1 多路复用器模块  53-56
    4.3.2 模拟开关的时序控制信号  56-60
    4.3.3 逐次逼近移位寄存器  60-61
  4.4 系统仿真  61-67
    4.4.1 ADC 整体电路瞬态仿真结果  62-65
    4.4.2 ADC 动态和静态特性仿真结果  65-66
    4.4.3 性能对比  66-67
  4.5 本章小结  67-68
第五章 模数转换器的版图设计和测试  68-81
  5.1 模数转换器版图设计  68-77
    5.1.1 电容的版图设计  68-70
    5.1.2 电阻的版图设计  70-71
    5.1.3 比较器的版图设计  71-73
    5.1.4 芯片的ESD 防护  73-74
    5.1.5 ADC 总体电路的布图设计  74-77
  5.2 测试  77-80
    5.2.1 芯片实现  77
    5.2.2 测试平台  77-78
    5.2.3 性能测试  78-79
    5.2.4 测试结果  79-80
  5.3 本章小结  80-81
第六章 总结与展望  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-86
作者攻硕期间取得的研究成果  86-87

相似论文

  1. 基于WinCE平台的故障分析仪应用程序设计与开发,TP311.52
  2. 汽车的电动助力转向系统,U463.4
  3. 面向软件的故障注入工具的研究与实现,TP311.52
  4. 基于ARM9的Windows CE系统移植,TP316.7
  5. 基于嵌入式图像处理单元的运动目标跟踪系统研究,TP391.41
  6. 面向嵌入式超声检测系统的图形接口设计与应用,TP274.53
  7. 多线阵CCD视觉测量系统的数据采集与处理,TP274.2
  8. LXI-VXI适配器研制,TP274
  9. 高性能恒温晶体振荡器温度控制系统的研究,TN752
  10. 扩招后全日制硕士研究生思想政治教育问题研究,G643.1
  11. 基于TCP/IP协议的嵌入式图像传输系统接收终端的设计,TP368.1
  12. 嵌入式中医经脉理疗仪的研究,R197.39
  13. 数字电视中间件中图形界面引擎的研究与应用,TP391.41
  14. 碳纳米管复合修饰物电极及其在电分析化学中的应用,O657.1
  15. 基于windows xp嵌入式系统的心电检测分析仪,R197.39
  16. 网络传输中的ROI图像编码算法研究,TN919.81
  17. 基于嵌入式系统钻孔成像装置的研究,P634.3
  18. 交叉杆型并联机床运动学及Kane动力学研究,TH113
  19. 基于嵌入式Web技术的动态应变仪研究与实现,TP368.1
  20. 基于ARM&Linux的嵌入式安防控制系统的研究,TP277
  21. 一体化能量回馈电梯驱动控制系统实现,TP273

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 数字电路 > 数模、数模转换电路
© 2012 www.xueweilunwen.com