隨著數(shù)字互聯(lián)網(wǎng)時代的到來,作為連接世界和數(shù)字世界的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器起著不可替代的作用。CMOS技術(shù)規(guī)模的不斷縮小為集成電路帶來了快速發(fā)展,設(shè)計出一種高精度、高速、低功耗、面積小的ADC是目前的趨勢和挑戰(zhàn)。但想要同時實現(xiàn)多功能的ADC難度很大,在實際中就需要我們對各項參數(shù)指標進行折中,根據(jù)不同應用場景需要設(shè)計出最優(yōu)化性能的ADC,于是滿足不同應用的ADC相繼誕生。本文主要研究了一種具有新型混合結(jié)構(gòu)的SAR-VCO ADC,其中第一級采用SAR ADC結(jié)構(gòu),第二級采用VCO-based ADC結(jié)構(gòu)。首先,本文分析了SAR ADC、VCObased ADC和SAR-VCO ADC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和關(guān)鍵技術(shù)。其次對SAR-VCO ADC進行了系統(tǒng)級建模,考慮了線性度、面積、相位噪聲和功耗等因素,提出了一種兩級最優(yōu)位數(shù)組合方案。根據(jù)行為建模和仿真的結(jié)果,可以得到SAR-VCO ADC由6位SAR ADC和4位VCO-based ADC是最優(yōu)分辨率分配方案,也為后續(xù)晶體管級設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。在系統(tǒng)理論分析之后,本文對SAR-VCO ADC各個模塊的電路進行了較深入的研究與設(shè)計。第一級采用了一種異... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

互聯(lián)網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

(a) (b)圖3.7 第一級分辨率影響(a)SNR 和 SNDR (b) SFDR為了驗證先前的結(jié)論，圖 3.7(a)所示的 SNR 和 M1的關(guān)系。根據(jù)觀察，當 M1小于 6 時，SNR 會變小。可以從等式(3-28)得到，總的噪聲與第一級分辨率 M1的平方呈反比，其中量化噪聲依然為常數(shù)，這是由于 SAR-VCOADC 的總分辨率等于 10 沒有變。根據(jù)以上關(guān)于失真的討論和圖 3.7(b)可得，當 M1大于等于 6 時，諧波毛刺的影響會變輕。因此

這證明非線性分析的結(jié)論是正確的，因此我們將得到最優(yōu)的分辨率組合為第一級 6 位SARADC，第二級為 4 位 VCO-based ADC。圖3.8 兩級 ADC 的總功耗隨著 M1的變化圖3.9 標準化 FOM 與 M1的關(guān)系綜上所述，分析了 VCO 非線性、相位噪聲、能耗對 SAR-VCO ADC 性能的影響。非線性度、相位噪聲和能耗隨著第一級分辨率增加而減小，而且這個影響在 M1大于等于 6 時的影響變小。相反的，面積隨著 SARADC 的位數(shù)指數(shù)增加。根據(jù)仿真結(jié)果，我們得到的最優(yōu)兩級位數(shù)分配方案是第一級采用 6 位 SAR ADC，第二級采用4 位 VCO-basedADC，這樣的分配方案是對各種非理性因素有很好的折中。3.3 本章小結(jié)兩級 SAR-VCO ADC 通常由第一級粗量化的 SAR ADC 和第二級細量化 VCO-based ADC 構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)既具有低功耗性能，它又利用 VCO-based ADC 的固有噪聲


本文編號：3134413