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12bit 50MSPS PIPELINE ADC设计

作　者: 李群
导　师: 姚素英；宋树贵
学　校: 天津大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: Pipeline ADC 采样保持数字矫正
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

A/D转换器是现实世界中模拟信号与数字信号沟通的桥梁。Pipeline结构作为集高精度、高转换速率、低功耗为一体的一种ADC，在高清晰数字音视频与现代无线通信领域有着很宽的应用范围。本论文的目标是设计一种基于SMIC0.18um工艺，应用在音频、视频设备、通讯中频采样等领域的转换速度为50MSPS的12位的流水线型A/D转换器。本文给出了一种流水线结构模数转换器的设计方案，对流水线结构原理进行了分析介绍，论文从整体电路结构到具体电路的设计实现方面都作了许多工作。设计中采用了十一级流水线模式的结构:前十级每级.5位flash子模数转换器，第十二级为2位flash子模数转换器的流水线结构，采用冗余矫正的方法进行数字矫正。子模块电路设计中主要完成了高精度的采样保持电路、高增益带宽积的运算跨导放大器电路、低失调电压低功耗高速度比较器电路、1.5位和2位结构子模数转换电路以及数字校正电路、时钟产生电路的设计。对电路中存在的非理想因素进行了分析，并提出了降低这些非理想因素的方法。经过分析选取了最优化的电容大小，减小了版图面积，达到了低功耗的要求。采用了cadence公司的Spetre仿真工具对电路进行了仿真，结果达到11.35bit精度。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 研究意义  7-8
  1.2 国内外发展状况  8-9
  1.3 论文的工作  9-10
第二章 ADC 的概念和分类  10-28
  2.1 ADC 的概念  10-15
    2.1.1 ADC 的基本概念  10-11
    2.1.2 ADC 的基本参数指标  11-15
  2.2 ADC 的典型结构  15-21
    2.2.1 并行转换型（flash）  15-16
    2.2.2 逐次逼近型（SAR）  16-17
    2.2.3 两极并联型（Half-flash）  17-18
    2.2.4 Σ-Δ型ADC  18-19
    2.2.5 流水线型(Pipeline)  19-21
  2.3 Pipeline ADC 的误差分析  21-28
    2.3.1 开关电容电路的噪声  21-24
    2.3.3 量化误差  24-25
    2.3.4 运算放大器的非线形  25
    2.3.5 比较器失调  25-26
    2.3.6 器件失配  26-28
第三章 12 位Pipeline ADC 的系统结构设计  28-39
  3.1 Pipeline ADC 的整体结构  28-29
  3.2 算法  29-33
    3.2.1 传统冗余矫正算法  29-31
    3.2.2 改进后的冗余数字矫正算法  31-33
  3.3 整体参数  33-39
    3.3.1 单位采样电容面积  34-35
    3.3.2 首级精度  35-39
第四章 12 位Pipeline ADC 的关键单元电路设计  39-61
  4.1 采样保持电路设计  39-49
    4.1.1 采样保持电路的原理  39-42
    4.1.2 精确倍乘电路的原理  42-43
    4.1.3 采样开关的原理  43-45
    4.1.4 运算放大电路的设计  45-49
  4.2 子ADC  49-51
    4.2.1 1.5bitADC  49-50
    4.2.2 2bitADC  50-51
    4.2.3 比较器  51
  4.3 子DAC  51-52
  4.4 余量增益数模转换电路  52-53
  4.5 时钟发生电路  53-55
    4.5.1 时序结构  53-55
    4.5.2 时钟发生电路  55
  4.6 带隙基准电路  55-58
    4.6.1 带隙基准电路原理  55-58
    4.6.2 高精度带隙基准电路  58
  4.7 延时电路  58-61
第五章主要模块及整体电路仿真结果及分析  61-70
  5.1 采样保持电路的仿真结果  61-63
  5.2 时钟发生电路的仿真结果  63-64
  5.3 带隙基准电路的仿真结果  64
  5.4 整体电路的仿真结果  64-70
    5.4.1 静态仿真结果  64-68
    5.4.2 动态仿真结果  68-70
第六章版图的注意事项  70-73
第七章结论  73-74
参考文献  74-76
发表论文和参加科研情况说明  76-77
附录  77-85
致谢  85

12bit 50MSPS PIPELINE ADC设计

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