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基于触摸屏控制器的流水线模数转换器的关键电路研究与设计

作　者: 陈阳
导　师: 鲁征浩
学　校: 苏州大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 流水线模数转换器 系统级模型 MDAC 运算放大器 低功耗
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


在便携式电子类产品中，触摸屏由于其轻便、占用空间少、方便灵活等优点，已经逐渐取代键盘，成为嵌入式计算机系统的输入设备。便携式或者电池供电的电子设备要求比较低的供电电压和比较小的功耗。触摸屏控制芯片的核心电路是模数转换器（ADC），因此高性能ADC成为关注的难点。在保证芯片面积小的前提下，设计高精度、低功耗的ADC是本设计的核心。为了兼容不同的无线通信标准，模数转换器必须实现精度或速度的可配置，以便在各个标准下都能达到功耗最优，以提高系统的能量利用效率。流水线模数转换器结构可以对精度、面积、速度和功耗方面进行折中，实现性能可配置。本文采用0.18um CMOS工艺，设计用于低电压，低功耗的12位10MSPS的流水线模数转换器关键电路单元。论文主要内容包含如下：1.介绍了各种模数转换器，流水线模数转换器的原理和结构性能，采样原理和性能指标。2.进行了流水线模数转换器的各种误差分析，并建立simulink系统模型，确定MDAC里运放的增益，单位增益带宽等指标。3.分析与仿真基于0.18um工艺的12bit10MSPS流水线模数转换器的各主要模块电路，并验证电路的精度指标达到了要求。4.版图设计介绍和蒙特卡罗仿真。仿真在1.8V电源电压，27°C，TT工艺情况下，平均电流为3.98mA，功率为7.17mW。

全文目录


中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 研究背景  9
  1.2 技术现状和发展  9-11
  1.3 研究意义和创新  11-12
  1.4 论文的组织和安排  12-13
第二章 常用类型的 ADC 及性能参数  13-24
  2.1 模数转换器主要理论  13-14
  2.2 模数转换器主要参数  14-19
    2.2.1 静态参数  15-18
    2.2.2 动态参数  18-19
  2.3 常用 ADC 结构  19-24
    2.3.1 全并行 ADC  19-20
    2.3.2 逐次逼近型 ADC  20-21
    2.3.3 时间交织型 ADC  21-22
    2.3.4 流水线型 ADC 结构及原理  22-24
第三章 流水线 ADC 的系统建模  24-33
  3.1 系统建模及误差概述  24-25
  3.2 系统误差分析、建模与参数确定  25-29
    3.2.1 主要误差源分析与建模  25-28
    3.2.2 运放参数的确定  28-29
  3.3 系统建模  29-33
    3.3.1 系统单级建模  29-30
    3.3.2 系统其他模型建模  30-31
    3.3.3 系统整体建模  31
    3.3.4 系统模型仿真  31-33
第四章 流水线模数转换器的电路设计与仿真  33-62
  4.1 运算放大器的设计  33-44
    4.1.1 运算放大器的架构选取  33-38
    4.1.2 采样电容和负载电容值的确定  38-39
    4.1.3 运算放大器的设计与仿真  39-44
  4.2 采样保持电路结构和关键技术  44-52
    4.2.1 采样保持电路的原理  44
    4.2.2 采样保持电路的结构  44-46
    4.2.3 底极板采样技术  46-47
    4.2.4 各种开关设计  47-50
    4.2.5 采样保持电路仿真  50-52
  4.3 余量增益电路设计  52-54
    4.3.1 每级 1.5bit 结构 MDAC 工作原理  52-54
    4.3.2 余量增益电路仿真  54
  4.4 子模数转换器电路设计  54-58
    4.4.1 子模数转换器结构和比较器电路设计  55-57
    4.4.2 子模数转换器仿真  57-58
  4.5 双相不交叠时钟产生电路  58-59
  4.6 数字校准电路  59-60
  4.7 级电路 FFT 仿真结果  60-62
第五章 版图设计与蒙特卡罗仿真  62-67
  5.1 版图设计  62-64
    5.1.1 版图基本规则  62-63
    5.1.2 各模块和整体版图布局  63-64
  5.2 蒙特卡罗分析与仿真  64-67
    5.2.1 蒙特卡洛介绍  64-65
    5.2.2 蒙特卡洛仿真  65-67
第六章 总结  67-69
参考文献  69-73
攻读学位期间公开发表的论文  73-74
致谢  74-75

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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
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