本文關(guān)鍵詞：基于過零檢測(cè)器的逐次逼近—流水線混合型ADC研究

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【摘要】：隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,移動(dòng)電子產(chǎn)品越來越多的進(jìn)入到我們的日常生活中�？纱┐麟娮赢a(chǎn)品、智能手機(jī)等電子終端的發(fā)展對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的要求也越來越高。高速度、高精度和低功耗是ADC發(fā)展的主要方向。Pipeline ADC主要應(yīng)用在高速高精度ADC領(lǐng)域,但Pipeline ADC的傳統(tǒng)MDAC模塊需要用高帶寬高增益的運(yùn)放來實(shí)現(xiàn),其設(shè)計(jì)難度較高、功耗與面積較大。而半導(dǎo)體工藝不斷發(fā)展、特征尺寸逐漸減小、電源電壓逐漸降低,由于SAR ADC在功耗與面積上有優(yōu)勢(shì),因此逐漸成為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究熱點(diǎn),但SAR ADC在速度與精度方面很難達(dá)到較高水平。逐次逼近-流水線混合型ADC即Pipelined SAR ADC,是一種新型混合結(jié)構(gòu)的ADC,吸取了Pipeline ADC與SAR ADC的優(yōu)點(diǎn),在速度、精度、面積與功耗上有較好的折衷,現(xiàn)已成為研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的MDAC電路由運(yùn)放實(shí)現(xiàn),它是流水線型ADC的重要模塊,其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)難度較高、面積與功耗較大。本文針對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),提出采用過零檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)的MDAC電路,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功耗與面積較小,是實(shí)現(xiàn)MDAC電路的新方式。論文首先介紹了SAR ADC與Pipeline ADC的基本原理與結(jié)構(gòu),針對(duì)這兩種ADC的優(yōu)缺點(diǎn),提出Pipelined SAR ADC。對(duì)這種新型ADC的結(jié)構(gòu)、原理及其冗余位校準(zhǔn)算法進(jìn)行研究。然后從基于運(yùn)放的MDAC電路入手,提出采用比較器與采用過零檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)的MDAC電路。文章又對(duì)基于過零檢測(cè)器的Pipelined SAR ADC的非理想因素進(jìn)行研究,提出改善方法,并對(duì)ADC的整體系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。最后采用SMIC 1.8V 0.18μm CMOS工藝設(shè)計(jì)了一款12位50MS/s基于過零檢測(cè)器的Pipelined SAR ADC。采用6+7的兩級(jí)結(jié)構(gòu),應(yīng)用冗余校準(zhǔn)技術(shù)得到12位量化碼。用過零檢測(cè)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)運(yùn)放結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)MDAC電路,有效地降低了功耗與面積,在MDAC電荷轉(zhuǎn)移階段,采用兩階段的電荷轉(zhuǎn)移技術(shù),有效地縮短建立時(shí)間并提高M(jìn)DAC精度。將Pipelined SAR ADC與采用過零檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)的MDAC電路兩種新型技術(shù)有效地結(jié)合起來,提出一種高速、高精度和低功耗ADC的新設(shè)計(jì)方法。論文給出Pipelined SAR ADC的版圖設(shè)計(jì),在電壓擺幅為1.8V,采樣速率為50MS/s的條件下,測(cè)試得到SNDR為66.53dB,SFDR為78.95dB,ENOB為10.76位,功耗為5mW。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN792

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本文編號(hào)：1203614