模數(shù)轉換器已經成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中至關重要的模塊,它將現(xiàn)實世界中連續(xù)的模擬信號轉換為離散的數(shù)字信號,以便讓數(shù)字信號處理系統(tǒng)可以高效地處理和分析數(shù)據(jù)。近年來,隨著通信技術、云計算、大數(shù)據(jù)和醫(yī)療電子等技術的快速發(fā)展,模數(shù)轉換器的需求越來越大,并且所需滿足性能指標也越來越高。低功耗、低成本自始至終都是集成電路設計的熱點和難點。本文圍繞超低功耗、高精度逐次逼近式模數(shù)轉換器中幾個關鍵模塊研究展開。包括電容式數(shù)模轉換器失配校準、逐次逼近邏輯數(shù)字延遲的優(yōu)化和低噪聲比較器的設計等研究方向去進行,提出了或改進了用于逐次逼近式模數(shù)轉換器中的降低功耗、提高精度和提升速度的技術手段。論文提出了一種新穎的電容式數(shù)模轉換器失配數(shù)字域前臺校準算法,并流片測試驗證了該算法在低功耗、高精度逐次逼近式模數(shù)轉換器中的有效性。主要工作和研究成果簡述如下:論文在對現(xiàn)有逐次逼近式模數(shù)轉換器中電容式數(shù)模轉換器失配校準技術的分析與總結的基礎之上,提出一種數(shù)字域前臺校準算法。該算法結合冗余位電容和電容式數(shù)模轉換器自身低位電容測量電容所對應的誤差電壓。在數(shù)字域,根據(jù)所測量的電容誤差對權重進行校準。本文提出的算法具有無需使用額外電容式數(shù)模轉... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：170 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
縮略語表
符號表
第一章 緒論
    1.1 論文的研究背景與意義
    1.2 論文的研究內容與主要創(chuàng)新點
    1.3 論文的組織結構
第二章 模數(shù)轉換器概述
    2.1 引言
    2.2 模數(shù)轉換器
    2.3 模數(shù)轉換器的性能指標
        2.3.1 靜態(tài)性能指標
        2.3.2 動態(tài)性能指標
    2.4 模數(shù)轉換器的常見架構及其優(yōu)缺點
    2.5 本章小結
第三章 高精度SAR ADC架構及冗余位技術
    3.1 引言
    3.2 逐次逼近式模數(shù)轉換器架構
        3.2.1 采樣保持電路
        3.2.2 電容式數(shù)模轉換器
        3.2.3 比較器的失調電壓和噪聲
        3.2.4 參考電壓及共模電平
    3.3 冗余位技術
        3.3.1 無冗余位的比較錯誤
        3.3.2 非二進制冗余位糾錯原理
        3.3.3 二進制冗余位的糾錯原理
        3.3.4 用于下極板采樣的冗余位
    3.4 本章小結
第四章 SAR ADC降低功耗和提高精度技術的研究
    4.1 引言
    4.2 懸空電容式CDAC結構
        4.2.1 懸空電容式CDAC結構
        4.2.2 改進的懸空電容式CDAC結構
    4.3 無共模電壓的CDAC結構
    4.4 帶冗余位結合無共模電壓和拆分懸空電容式CDAC架構
    4.5 開窗式異步SAR邏輯
        4.5.1 開窗式異步SAR邏輯原理及問題
        4.5.2 改進的開窗式異步SAR邏輯
    4.6 低噪聲、低失調電壓比較器
        4.6.1 電壓比較器
        4.6.2 失調電壓自校準技術
        4.6.3 比較器的噪聲
        4.6.4 比較器的動態(tài)誤差
    4.7 本章小結
第五章 一種新穎的電容式模數(shù)轉換器失配校準方法
    5.1 引言
    5.2 校準技術概述
    5.3 傳統(tǒng)模擬校準方案
        5.3.1 誤差的產生
        5.3.2 CDAC失配自校準
    5.4 移除校準DAC
    5.5 直接利用CDAC低位電容對高位電容權重做估計
    5.6 一種新穎的數(shù)字域CDAC權重估計
        5.6.1 基于兩段式CDAC的數(shù)字域權重校準數(shù)學推導
        5.6.2 非理想因素對數(shù)字校準精度的影響分析
        5.6.3 行為級建模及仿真結果
    5.7 本章小結
第六章 16 BIT1 MS/S SAR ADC的實現(xiàn)與測試
    6.1 引言
    6.2 系統(tǒng)架構介紹
    6.3 版圖規(guī)劃
    6.4 芯片測試
        6.4.1 芯片照片和封裝
        6.4.2 靜態(tài)性能
        6.4.3 動態(tài)性能
        6.4.4 其他指標
        6.4.5 性能總結
    6.5 本章小結
第七章 總結和展望
    7.1 總結
    7.2 未來展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間已發(fā)表或錄用的論文
攻讀博士學位期間參與的科研項目



本文編號：3452328