本文關鍵詞：高速高精度ADC的研究與設計

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【摘要】：高速高精度模數(shù)轉換器(ADC)是許多現(xiàn)代電子設備的核心部件,代表著ADC最先進的技術和未來的發(fā)展趨勢,在高端軍民領域中應用價值極大,包括高速移動通信(3G/4G等)、雷達探測系統(tǒng)(相控陣雷達等)、航空電子、MIMO(Multi-Input Multi-Output)系統(tǒng)等,因此各大IC設計巨頭企業(yè)和發(fā)達國家的大學及科研機構都投入了大量的資金、人力和物力對其展開深入的研究。得益于其高速采樣特性,高速高精度ADC在SoC(Silicon on Chip)應用時可節(jié)省傳統(tǒng)系統(tǒng)里的中頻或臨中頻部件(包括混頻器、本振頻率綜合器、放大器、濾波器等),從而降低系統(tǒng)的復雜度,減小了芯片的功耗、重量和體積。高速高精度ADC的實現(xiàn)結構可采用折疊插值、流水線、多通道時間交織等,在數(shù)字通信系統(tǒng)、高清視頻系統(tǒng)等應用中,流水線相較其它結構具有精度、速度、面積以及功耗上的優(yōu)勢而被廣泛采用。在傳統(tǒng)流水線模擬轉換器設計中,電容匹配的精度限制是ADC非線性的重要來源,而隨著深亞微米工藝的發(fā)展,大帶寬高增益的運算放大器設計越來越困難,采用低增益大帶寬運算放大器輔以數(shù)字算法校正的設計成為主流。本論文在深入分析流水線ADC速度、精度以及功耗之間相互關系的基礎上,得到了最佳級間電容縮放因子以及每級分辨率組合。為了消除電容失配以及低增益運算放大器帶來的增益誤差對ADC性能的影響,引入了一種前臺數(shù)字校正算法,同時加入后臺數(shù)字校正算法實時更新前臺數(shù)字校正算法使用的參數(shù),以消除外界環(huán)境如溫度、電源電壓變化等對ADC性能的影響。本文基于Matlab Simulink平臺建立了包含前臺及后臺數(shù)字校正算法的流水線ADC模型,通過行為級仿真驗證了校正算法的有效性。最后基于TSMC 65nm工藝完成了10-Bit 500MSps流水線ADC電路設計、仿真以及版圖后仿真。仿真結果表明,在采樣頻率500MHz,輸入頻率250MHz,差分輸入滿擺幅1.2V的情況下,經(jīng)過校準后ADC動態(tài)有效位數(shù)(ENOB)達到9.4位,電路模擬部分功耗為16mW。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN792

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