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基于CMOS工艺的10位逐次逼近型模数转换器设计

作　者: 张军
导　师: 李跃进
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 逐次逼近 模数转换器 比较器 失调电压
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 6次
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内容摘要


随着现代通信系统、便携式消费电子和汽车电子等应用领域的不断发展,促使高性能、低功耗、低成本的SOC成为当今集成电路设计的主要趋势。SOC的发展要求ADC、其它模拟电路与DSP集成在一个芯片上,本论文的目的是设计一款中等精度、低功耗、小尺寸的ADC来满足SOC的发展需求。本文基于CMOS工艺对10位精度逐次逼近型ADC的主要功能模块进行了设计。为了消除失调,在预放大锁存比较器中使用了失调自校准技术,采用Cadence软件对电路进行了仿真,结果表明比较器增益达到85dB,分辨能力达0.28mV,功耗为0.14mW,达到了高速、高精度、低功耗的性能要求。采用高6位的二进制权重电容阵列和低4位的电阻阵列的组合结构,设计了一种改进的电荷重分配型DAC,减小了非线性误差,降低了电容匹配性要求。完成了DAC的仿真分析,结果表明该电路具有速度快、线性好的特点。讨论了电容和电阻的失配对DAC非线性的影响,给出了提高DAC性能的设计原则。基于混合信号集成电路版图设计的考虑,完成了逐次逼近型ADC核心电路的版图设计,版图面积为957μm×849μm。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 模数转换器的发展  9-12
    1.1.1 模数转换技术的研究发展  9-10
    1.1.2 国外、国内模数转换器的最新发展水平  10-11
    1.1.3 模数转换器的发展趋势  11-12
  1.2 研究目的及意义  12-13
  1.3 论文的主要内容  13-15
第二章 模数转换器的原理及常见结构  15-29
  2.1 模数转换器（ADC）的基本原理  15-16
  2.2 模数转换器（ADC）性能参数  16-20
    2.2.1 静态特性参数  16-18
    2.2.2 动态特性参数  18-20
  2.3 几种主要类型ADC 及特点  20-26
    2.3.1 全并行闪烁（Full-Flash）ADC  21-22
    2.3.2 两步式（Two-Step Flash）ADC  22
    2.3.3 折叠（Folding）ADC  22-23
    2.3.4 流水线（Pipelined）ADC  23-24
    2.3.5 逐次逼近型（Successive Approximation）ADC  24-25
    2.3.6 时间交叉（Time Interleaved）ADC  25-26
    2.3.7 过采样∑–Δ（Sigma-Delta）ADC  26
  2.4 ADC 结构的确定  26-27
  2.5 本章小结  27-29
第三章 逐次逼近型ADC 设计原理  29-49
  3.1 采样保持电路  29-31
    3.1.1 简单采样保持电路  29-30
    3.1.2 电容下极板采样技术  30-31
  3.2 比较器  31-44
    3.2.1 比较器的基本功能  31-32
    3.2.2 比较器的性能参数  32-35
    3.2.3 锁存比较器  35-41
    3.2.4 失调电压校准技术  41-44
  3.3 数模转换器（DAC）  44-48
    3.3.1 电阻分压型DAC  44-45
    3.3.2 电荷重分配型DAC  45-46
    3.3.3 电压电荷混合型DAC  46-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章 逐次逼近型ADC 主要模块的设计及仿真  49-65
  4.1 传统逐次逼近型ADC  49-50
  4.2 失调自校准比较器  50-55
  4.3 数模转换器（DAC）  55-60
    4.3.1 DAC 设计  55-57
    4.3.2 DAC 非线性分析  57-58
    4.3.3 电容阵列设计考虑  58-60
    4.3.4 电阻阵列设计考虑  60
  4.4 模拟开关和两相非交叠时钟产生电路  60-62
  4.5 SAR 逻辑控制电路  62-63
  4.6 本章小结  63-65
第五章 版图设计  65-73
  5.1 工艺介绍  65-67
  5.2 混合信号版图的设计考虑  67-70
  5.3 整体布局及版图设计  70-71
  5.4 本章小结  71-73
第六章 总结与展望  73-75
致谢  75-77
参考文献  77-80
攻读硕士期间的研究工作  80-81

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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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