一種基于亞穩(wěn)態(tài)檢測(cè)的SAR ADC電容失配校準(zhǔn)技術(shù)

發(fā)布時(shí)間：2020-06-21 17:29

【摘要】：模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter,ADC)是用于將模擬形式的連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的離散信號(hào)的一類設(shè)備,ADC廣泛運(yùn)用于通訊設(shè)備、醫(yī)療電子、數(shù)字示波器等領(lǐng)域。逐次逼近型(Successive Approximation Register,SAR)ADC結(jié)構(gòu)上許多模塊被數(shù)字電路取代,從而其尺寸可以緊緊追隨工藝選得很小,SAR ADC憑借其較低的功耗和面積,且能夠達(dá)到中高等分辨率和中高速采樣率,近年來(lái)越來(lái)越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的青睞,同時(shí)SAR ADC中的電容失配是非常重要誤差參數(shù),對(duì)于高性能的SAR ADC來(lái)說(shuō),電容失配的校準(zhǔn)技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用到SAR ADC中。本文詳細(xì)講解了SAR ADC的工作原理,并介紹了SAR ADC一些誤差來(lái)源,包括采樣開(kāi)關(guān)的電荷注入和時(shí)鐘饋通、電容失配以及比較器失調(diào),緊接著介紹了一些比較器失調(diào)校準(zhǔn)和電容失配的校準(zhǔn)方法。為了校準(zhǔn)SAR ADC電容失配,本文提出了一種基于比較器亞穩(wěn)態(tài)檢測(cè)的電容失配校準(zhǔn)算法。首先,介紹了比較器的亞穩(wěn)態(tài)及其影響,一種偽隨機(jī)噪聲(Pseudo-random Noise,PN)注入被引入的算法中。PN碼在比較器出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)時(shí)給比較器輸出賦值,從而得到實(shí)際輸出和理想輸出的差值,并利用差值算校準(zhǔn)碼,算法的引入導(dǎo)致了ADC校準(zhǔn)模式和正常工作模式的區(qū)分。其次,基于MATLAB平臺(tái)搭建simulink仿真模型,對(duì)仿真模塊的基本工作流程做了介紹。分析了算法模型中的某些參數(shù),比如單位電容的失配容忍、亞穩(wěn)態(tài)檢測(cè)范圍的確定以及電容失配誤差碼的平均點(diǎn)數(shù)。最后,將算法用在了12bit 150Msps逐次逼近型ADC,介紹了冗余位電容對(duì)數(shù)字校準(zhǔn)的作用、亞穩(wěn)態(tài)檢測(cè)電路中存在的偽亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象以及輸出碼字的轉(zhuǎn)碼問(wèn)題。另外,對(duì)電容失配誤差碼的小數(shù)點(diǎn)做了簡(jiǎn)單分析以及介紹了不同理想輸出碼字對(duì)校準(zhǔn)的影響。仿真結(jié)果表明相對(duì)不校準(zhǔn)的情況下,校準(zhǔn)后SNDR從63.12dB提升到71.06dB,SFDR從66.85dB提升到82.37dB。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN792
【圖文】：