高性能開關(guān)電容可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì)
本文關(guān)鍵詞:高性能開關(guān)電容可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì),由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:隨著電子技術(shù)的發(fā)展,可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)越來(lái)越多的應(yīng)用在無(wú)線通信系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)等領(lǐng)域當(dāng)中。為了更好的接收和處理所獲得的信號(hào),往往需要利用可變?cè)鲆娣糯笃鲗?duì)信號(hào)幅度進(jìn)行調(diào)節(jié),以滿足后面信號(hào)處理電路對(duì)信號(hào)的要求。目前VGA的發(fā)展方向是追求更高的精度、更好的線性度、寬增益動(dòng)態(tài)范圍以及低失調(diào)。本文設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于圖像傳感器讀出電路模擬前端的可變?cè)鲆娣糯笃?實(shí)現(xiàn)放大功能的同時(shí)也承擔(dān)了為后級(jí)ADC電路采樣的任務(wù)。為了滿足圖像傳感器高精度、高線性度和大輸出范圍的要求,VGA電路采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)。反饋網(wǎng)絡(luò)采用開關(guān)電容結(jié)構(gòu)是因?yàn)樗诠ぷ鬟^(guò)程中消耗的靜態(tài)電流極小,可以有效的節(jié)省功耗,并且在工業(yè)制造中電容相較于電阻具有更好的匹配性。電路主要由高性能的運(yùn)算放大器、反饋電容網(wǎng)絡(luò)、時(shí)鐘產(chǎn)生電路構(gòu)成,并加入一個(gè)誤差校正DAC對(duì)圖像傳感器光電器件產(chǎn)生的暗電流進(jìn)行補(bǔ)償。文中運(yùn)算放大器采用兩級(jí)結(jié)構(gòu),并在第一級(jí)引入增益自舉技術(shù),以最大限度的提高運(yùn)放的開環(huán)增益,使VGA電路能夠獲得很高的精度。為了節(jié)省電路面積,誤差校正DAC采用了兩段式結(jié)構(gòu),用更小的電容面積實(shí)現(xiàn)高分辨率的校正。在圖像傳感器的應(yīng)用背景下,本文研究并設(shè)計(jì)了一個(gè)采樣精度為14 bit,采樣速率為40MS/s的開關(guān)電容可變?cè)鲆娣糯笃。電路設(shè)計(jì)采用0.18μm CMOS工藝,在3.3V電源電壓的條件下功耗為65m W,整體版圖面積1850x950μm2。電路共模電壓為1.5V,能夠處理的信號(hào)范圍為1~2V。采用Spectre軟件進(jìn)行仿真,VGA動(dòng)態(tài)范圍為-3d B~19d B,可實(shí)現(xiàn)256步變化。誤差校正DAC具有±8 bit校正精度,其校正數(shù)值與VGA放大倍數(shù)有關(guān),在8倍放大模式下,校正范圍為-507m V~507m V。對(duì)VGA電路在17.06MHz的輸入信號(hào)下進(jìn)行FFT仿真,得到仿真結(jié)果如下:有效位數(shù)(ENOB)為14.9 bit,信噪比(SNR)91.4d B,無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)達(dá)到97.9d B。結(jié)果證明電路具有高精度、非線性特性良好的優(yōu)點(diǎn),能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】:圖像傳感器 運(yùn)算放大器 誤差校正DAC 可變?cè)鲆娣糯笃?/strong> 兩相不交疊時(shí)鐘
【學(xué)位授予單位】:吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:TN722
【目錄】:
- 摘要4-6
- Abstract6-11
- 第1章 緒論11-15
- 1.1 研究背景11-12
- 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展12-14
- 1.3 本課題的主要工作內(nèi)容14-15
- 第2章 VGA基本原理和電路結(jié)構(gòu)15-23
- 2.1 VGA的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)及原理15-20
- 2.1.1 基于Gilbert單元的VGA15-17
- 2.1.2 基于源極負(fù)反饋的VGA17-18
- 2.1.3 基于負(fù)載可變的VGA18-19
- 2.1.4 閉環(huán)結(jié)構(gòu)的VGA19-20
- 2.2 可變?cè)鲆娣糯笃鞯膮?shù)指標(biāo)20-22
- 2.2.1 線性度20-21
- 2.2.2 增益動(dòng)態(tài)范圍及增益步長(zhǎng)21
- 2.2.3 噪聲系數(shù)21-22
- 2.2.4 輸出擺幅22
- 2.3 本文VGA的設(shè)計(jì)方案22-23
- 第3章 運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)23-44
- 3.1 運(yùn)算放大器介紹23-28
- 3.1.1 單級(jí)運(yùn)算放大器23-24
- 3.1.2 套筒式運(yùn)算放大器24-25
- 3.1.3 折疊共源共柵放大器25-26
- 3.1.4 增益增強(qiáng)型運(yùn)算放大器26-27
- 3.1.5 兩級(jí)運(yùn)算放大器27-28
- 3.2 運(yùn)放參數(shù)的估算28-33
- 3.2.1 開環(huán)增益29-30
- 3.2.2 增益帶寬積30-31
- 3.2.3 相位裕度31-33
- 3.3 全差分運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)33-44
- 3.3.1 運(yùn)算放大器主體結(jié)構(gòu)33-35
- 3.3.2 頻率補(bǔ)償35-38
- 3.3.3 輔助運(yùn)放的設(shè)計(jì)38-40
- 3.3.4 共模反饋電路40-41
- 3.3.5 運(yùn)放的整體仿真41-44
- 第4章 開關(guān)電容VGA的設(shè)計(jì)44-58
- 4.1 整體結(jié)構(gòu)44-46
- 4.2 反饋電容陣列46-47
- 4.3 DAC電路的設(shè)計(jì)47-51
- 4.3.1 傳統(tǒng)權(quán)電容網(wǎng)絡(luò)DAC47-48
- 4.3.2 兩段式結(jié)構(gòu)DAC的設(shè)計(jì)48-51
- 4.4 時(shí)鐘電路51-54
- 4.4.1 兩相不交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路51-53
- 4.4.2 DAC時(shí)鐘控制信號(hào)53-54
- 4.5 電路整體仿真54-56
- 4.6 版圖設(shè)計(jì)56-58
- 第5章 總結(jié)和展望58-60
- 5.1 總結(jié)58
- 5.2 展望58-60
- 參考文獻(xiàn)60-64
- 作者簡(jiǎn)介及科研成果64-65
- 致謝65
【相似文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 王小娟;;數(shù)字式可變?cè)鲆娣糯笃鞯膶?shí)現(xiàn)[J];儀表技術(shù);2008年07期
2 李丹;閆濤濤;陳東坡;周健軍;;增益精確的可變?cè)鲆娣糯笃鱗J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年12期
3 Carl E.Dickey;數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鱗J];電子產(chǎn)品世界;1996年11期
4 周大敏;一種低噪聲可變?cè)鲆娣糯笃鱗J];微電子學(xué);2000年02期
5 周勝海,王棟臣,馬建中;可變?cè)鲆娣糯笃鞯膶?shí)現(xiàn)方法[J];儀表技術(shù)與傳感器;2001年07期
6 彭龍新,林金庭,魏同立;柵控單片寬帶可變?cè)鲆娣糯笃鱗J];稀有金屬;2004年05期
7 葉云飛;陳軍寧;柯導(dǎo)明;吳秀龍;;適用于高頻調(diào)諧器的可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì)[J];電腦知識(shí)與技術(shù);2006年08期
8 王旭;蔣培晨;陳東坡;;導(dǎo)航通信系統(tǒng)中頻可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì)[J];信息技術(shù);2010年04期
9 田德永;;一種基于電阻型光耦可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì)[J];科技信息;2010年29期
10 何曉豐;莫太山;王晴暉;馬成炎;葉甜春;;高精度寬帶數(shù)字控制可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑O(shè)計(jì)[J];微電子學(xué);2012年04期
中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條
1 蔣先偉;吳秀龍;徐超;陳軍寧;周杰;;一種可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑O(shè)計(jì)[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第九屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年
2 苑林;戴瀾;魏淑華;;開關(guān)電容可變?cè)鲆娣糯笃鞯难芯颗c設(shè)計(jì)[A];虛擬運(yùn)營(yíng)與云計(jì)算——第十八屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(上冊(cè))[C];2013年
3 郭東文;金勇;;高動(dòng)態(tài)寬帶AGC電路設(shè)計(jì)[A];全國(guó)第二屆嵌入式技術(shù)聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年
4 周鵬;田書林;周華;;脈沖數(shù)字AGC的研究[A];2008中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)進(jìn)展大會(huì)論文集(Ⅰ)[C];2008年
中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條
1 江蘇 魯思慧;超聲醫(yī)學(xué)成像電子器件選用[N];電子報(bào);2007年
2 吳映紅;GaAs集成電路市場(chǎng)千帆競(jìng)發(fā)[N];中國(guó)電子報(bào);2000年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條
1 陳燕;面向RoF系統(tǒng)的電光—光電轉(zhuǎn)換接口芯片設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2012年
中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 相龍東;SiGe BiCMOS超寬帶可變?cè)鲆娣糯笃餮芯颗c設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2014年
2 劉天照;高性能開關(guān)電容可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì)[D];吉林大學(xué);2016年
3 李丹;可變?cè)鲆娣糯笃鞯难芯亢驮O(shè)計(jì)[D];上海交通大學(xué);2009年
4 謝江濱;寬帶可變?cè)鲆娣糯笃鞯难芯颗c設(shè)計(jì)[D];復(fù)旦大學(xué);2011年
5 孫振亞;實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍的開環(huán)可變?cè)鲆娣糯笃餮芯颗c設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2013年
6 袁媛;石英陀螺驅(qū)動(dòng)電路的可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年
7 王子陸;基于物聯(lián)網(wǎng)SoC的AGC研究與設(shè)計(jì)[D];北京交通大學(xué);2012年
8 谷務(wù)成;超寬帶數(shù)控可變?cè)鲆娣糯笃鞯难芯颗c設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2014年
9 苑林;開關(guān)電容可變?cè)鲆娣糯笃鞯难芯颗c設(shè)計(jì)[D];北方工業(yè)大學(xué);2013年
10 黃飛;應(yīng)用于多模多頻無(wú)線接收機(jī)的全差分可變?cè)鲆娣糯笃鞯难芯縖D];華東師范大學(xué);2011年
本文關(guān)鍵詞:高性能開關(guān)電容可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì),,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號(hào):406800
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/406800.html