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12-Bits 50MHz Pipelined ADC设计与实现

作　者: 孙金铎
导　师: 曹喜信
学　校: 北京大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 模拟信号数字信号模拟数字转换器 Pipelined ADC 运算跨导放大器校准逻辑分辨率采样率
分类号: TN402
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

众所周知,现实生活当中人所感觉到的事物均是模拟信号,例如颜色、光线、声音、压力与温度等,这些物理性质没办法直接描述为一个确切的数字,所以必须要有一个共同的量测准则来告诉我们比较的结果,而这就是数字化的肇始。如何将模拟的信息转成数字的数据、将电压数据转成可信的数字数据,于是有了模拟数字转换器(Analog-Digital-Converter : ADC)。模拟数字转换器将模拟信号转换为数字信号,是连接模拟现实世界与数字虚拟世界的桥梁。作为数字信号处理的使能,ADC负责对模拟信号进行采集并将之转换为数字信号,然后才能进行数字处理。ADC器件的发展与广泛的应用是与数字技术发展分不开的;另外,ADC器件的发展与微处理器、数字信号处理器和PC的发展、普及以及应用有极大的关系。过去,ADC主要应用于数据采集系统、工业过程控制、测量及分析等领域。近年来,数字技术进入音频及视频领域,各种便携式播放机设备更为年轻人青睐;无线数字通信发展神速。总之,数字技术的快速发展和应用领域越来越宽,使ADC器件也相应获得较快的发展与进步,这体现在对ADC分辨率要求越来越高;采样率要求越来越快;功率消耗要求越来越低等方面。因为当前处理器处理的数据都是数字数据,模拟信号转化为数字信号质量的好坏直接影响到处理器的性能。而本课题正是要解决高速,高分辨率ADC设计的难题。主要工作如下:首先,介绍ADC的基本情况,对ADC的作用、性能指标、研究现状和发展趋势等进行分析;其次,分析目前比较流行的几种不同结构ADC的行为模型、分辨率以及采样率等性能参数;并作对比;然后,研究具有校准逻辑的1.5位每级Pipelined ADC与没有校准逻辑的每级单比特Pipelined ADC之间的区别;最后是Pipelined ADC的各个子模块的电路设计,并对各模块进行仿真;其中重点对运算跨导放大器等模拟器件进行仔细设计分析;最后进行整体仿真,并根据已有的对ADC性能参数的了解来分析仿真结果数据,得到ADC的性能指标。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章绪论  7-11
  1.1 ADC 研究背景  7
  1.2 国内外研究现状  7-8
  1.3 ADC 的发展趋势  8-9
  1.4 ADC 在SoC 领域中的作用  9
  1.5 ADC 技术性能指标  9-10
  1.6 论文结构  10-11
第二章 ADC 不同结构比较  11-17
  2.1 Flash ADC  11-12
  2.2 Pipelined ADC  12-13
  2.3 SAR ADC  13
  2.4 Sigma Delta ADC  13-16
  2.5 本章小节  16-17
第三章 Pipelined ADC 结构  17-23
  3.1 基本的每级单比特 Pipelined ADC 结构  17-20
  3.2 具有校准逻辑的1.5 位每级Pipelined ADC 结构  20-22
  3.3 本章小节  22-23
第四章电路设计  23-55
  4.1 Clock Generation  24-27
  4.2 Single Stage  27-45
    4.2.1 Sub-ADC  27-31
    4.2.2 Voltage Comparator  31-34
    4.2.3 Sub-DAC  34-37
    4.2.4 Gain Stage  37-41
    4.2.5 OTA  41-45
  4.3 Flash ADC  45-49
  4.4 Shifter  49-51
  4.5 Correction Logic  51-52
  4.6 本章小节  52-55
第五章总结与展望  55-57
  5.1 总结  55
  5.2 展望  55-57
参考文献  57-60
致谢  60

12-Bits 50MHz Pipelined ADC设计与实现

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