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高速折叠内插ADC研究

作　者: 张正平
导　师: 张庆中; 王永禄
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 2GSPS 折叠内插超高速 ADC
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 56次
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内容摘要

人类所认知的是自然界语言，机器能处理的是数字信号，为了使自然界语言与机器语言快速有效连接起来，这就需要一个中间媒介，也就是模数转换器和数模转换器。随着工艺进入超深亚微米水平，大规模集成电路也快速发展，数字电路规模早已突破千万级，模拟电路的转换速度也突破了GHz，作为数模混合电路的代表ADC也得到了快速发展，但在高端信息处理应用领域，我国自主研发的ADC依然是瓶颈，在一定程度上限制了整机系统的发展。本论文针对上述问题，基于0.35μm BiCMOS工艺开展了8位2GSPS 超高速ADC的研究与设计，依据本单位积累与掌握的技术水平和成功开发其它高水平ADC的基础上，对8位2GSPS折叠内插超高速ADC结构算法和电路实现进行了深入分析与研究。主要内容为：1.研究了ADC采用的整体架构。在0.35μm BiCMOS工艺水平下，直接实现2GSPS采样率很难，因此本文采用2通路子ADC分时采样结构，把模拟电路的转换速度降到1GHz，增加电路实现的可行性，每通路ADC又采用高速ADC中常见的折叠内插结构。2．研究了基于0.35μm BiCMOS工艺下的折叠内插结构ADC。提出了高3位粗量化和低5位折叠细量化的总体设计思路，深入推导了从模拟信号输入到数字二进制码输出的过程。3．在理论推导的基础上，对折叠内插电路的具体实现进行了深入研究，根据BiCMOS工艺特点，设计了全新的折叠电路，大大简化了电路结构，并有效提升了折叠电路的转换速度。4．为了使设计的ADC具有良好性能，在深入分析各种使ADC性能下降的误差源基础上，开展了对折叠内插电路的数字校正研究，用来消除折叠电路中的各种失调误差、增益误差和匹配误差。5．基于本论文，开展了对超过2GSPS采样率ADC的封装建模研究和测试研究，有利支撑了论文设计的顺利完成，和验证设计结果的有效性。6．在484MHz正弦输入下进行2GSPS采样，SFDR为52dB，SNR为45.84dB，有效位7.32位，DNL≤±0.4LSB，INL≤±0.5LSB，超过设计预期目标。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-16
  1.1 ADC 的历史发展与研究现状  11-14
  1.2 高速 ADC 的应用  14-15
  1.3 论文的研究目标  15-16
第二章 ADC 的原理、类型和参数定义  16-26
  2.1 ADC 的概念与原理  16-20
    2.1.1 ADC 的概念  16
    2.1.2 ADC 的基本原理  16-20
      2.1.2.1 采样  16-18
      2.1.2.2 量化  18-20
  2.2 ADC 的结构类型  20-22
  2.3 ADC 的主要参数定义  22-25
    2.3.1 ADC 的静态参数  22-23
    2.3.2 ADC 的动态参数  23-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章 ADC 架构选择设计  26-32
  3.1 工艺讨论  26-27
  3.2 高速 ADC 结构讨论  27-30
  3.3 本设计 ADC 结构选择  30-31
  3.4 本章小结  31-32
第四章折叠内插结构算法  32-47
  4.1 折叠结构原理  32-33
  4.2 本设计 ADC 的总体结构  33-34
  4.3 单路折叠内插 ADC  34-46
    4.3.1 折叠内插结构分解  35-41
    4.3.2 编码  41-46
      4.3.2.1 低 5 位编码  41-43
      4.3.2.2 高 3 位编码  43-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章折叠内插电路实现  47-66
  5.1 电路类型选择  47-48
  5.2 电路单元  48-58
    5.2.1 模拟预处理电路  48-50
    5.2.2 折叠电路  50-53
    5.2.3 内插电阻串  53-55
    5.2.4 比较器  55-56
    5.2.5 折叠电路的温度补偿  56-58
  5.3 数字自校正  58-63
    5.3.1 自校正流程  59-61
    5.3.2 滤波选择电路  61-62
    5.3.3 自校正仿真结果  62-63
  5.4 版图设计  63-65
  5.5 本章小结  65-66
第六章封装设计与测试分析  66-72
  6.1 封装设计  66
  6.2 测试设计  66-71
    6.2.1 电参数测试  67-68
    6.2.2 PCB、测试系统及外围元件参数提取技术  68-69
    6.2.3 测试结果  69-71
  6.3 本章小结  71-72
第七章结论与展望  72-74
  7.1 结论  72-73
  7.2 下一步工作展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-77
攻硕期间取得的研究成果  77-79

高速折叠内插ADC研究

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