学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

一种高速高精度低功耗SAR ADC的研究与设计

作　者: 赵磊
导　师: 赵建明
学　校: 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 ADC 电荷重分配自校准
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 286次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

模数转换器是连接模拟世界和数字处理系统的桥梁,是电路系统中非常重要的模块。SAR ADC(逐次逼近型模数转换器)在中高速,中高精度模数转换器市场前景很好,在医疗成像,工业控制以及消费电子领域得到广泛应用。本文设计的SAR ADC由单一2.5V电源供电,转换速率达1MSPS,转换精度为16-Bit,整体功耗在100mW以内。本文的主要工作是分析SAR ADC的工作原理,完成对部分电路模块的设计和优化。DAC为ADC提供比较电压,是SAR ADC中的关键模块,它的性能是限制ADC转换精度的主要因素。本文采用分段式电荷重分配DAC,为了提高转换精度,DAC采用伪差分结构和自校准技术,其中一个低权位子DAC作为校准DAC以获取校准码。DAC以2.048V为参考电压,能够提供的最小电压为31uV,能够达到16-Bit精度,而且线性度良好,DNL(微分非线性)在±1LSB以内。DAC还承担着采样和保持的功能,本文采用了下极板采样技术以减小沟道电荷注入和时钟馈通效应对采样精度的影响。采样开关为栅压自举开关,减小了开关管导通电阻的非线性。基准源为DAC提供参考电压,它的稳定性也是限制ADC精度的重要因素。本文采用带隙基准电压源,并利用三极管电流增益β的温度特性对基准进行温度补偿,得到温度系数为5.7ppm/℃的1.23V基准电压。然而此电压不能直接作为参考电压,需要经过缓冲器再作用于负载。缓冲器将负载电路与带隙基准进行隔离,提高了参考电压的驱动能力。最终得到的参考电压为2.048V,温度系数为9.82ppm/℃,负载调整率为0.3276uV/uA。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-13
  1.1 选题依据和研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状与发展态势  9-12
  1.3 主要工作和论文结构  12-13
第二章逐次逼近 ADC 概述  13-26
  2.1 模数转换器简述  13-17
  2.2 SAR ADC 的典型结构  17-25
    2.2.1 电压定标型  17-19
    2.2.2 电流定标型  19-21
    2.2.3 电荷定标型  21-25
  2.3 本文中SAR ADC 的主体框架  25-26
第三章 DAC 的设计  26-39
  3.1 DAC 主体结构  26-28
  3.2 电路的优化设计  28-34
    3.2.1 电荷注入效应  28-30
    3.2.2 时钟馈通效应  30-31
    3.2.3 栅压自举开关  31-34
  3.3 仿真与版图设计  34-39
    3.3.1 电路实现  34-35
    3.3.2 仿真结果  35-36
    3.3.3 版图设计  36-39
第四章校准技术  39-50
  4.1 校准方法  39-40
  4.2 分段电容的修调  40-43
  4.3 自校准  43-50
    4.3.1 自校准算法  43-45
    4.3.2 校准码的获得  45-47
    4.3.3 校准码的存储  47-50
第五章内置基准源的设计  50-69
  5.1 带隙基准源的基本原理  50-52
  5.2 电路结构的优化设计  52-64
    5.2.1 输入失调电压  53-54
    5.2.2 温度系数的补偿  54-58
    5.2.3 电源抑制比  58-62
    5.2.4 修调设计  62-64
    5.2.5 启动电路设计  64
  5.3 基准源缓冲器  64-69
第六章结论  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-73
攻读硕士学位期间取得的研究成果  73-74

一种高速高精度低功耗SAR ADC的研究与设计

内容摘要

全文目录

相似论文