本文關(guān)鍵詞：高速折疊插值模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 折疊插值 級間流水線 協(xié)同編碼

【摘要】：隨著無線通信、計算機技術(shù)等數(shù)字化處理技術(shù)的飛速發(fā)展,高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為其中的重要組成模塊,其應(yīng)用也越來越廣泛。如今,無線通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸與處理速率越來越快,已經(jīng)達到GS/s以上,這對系統(tǒng)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計也提出了很大的挑戰(zhàn)。為了獲得如此高的轉(zhuǎn)換速率,折疊插值結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一個很好的選擇,因為這種結(jié)構(gòu)具有與全并行結(jié)構(gòu)相近的轉(zhuǎn)換速率,同時在面積和功耗方面均優(yōu)于全并行結(jié)構(gòu)。所以,研究折疊插值結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有十分重大的現(xiàn)實意義。本文從折疊插值模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)入手,分析研究了折疊和插值技術(shù)各自的功能以及電路實現(xiàn)方法,對比了不同實現(xiàn)方法的優(yōu)缺點。在充分考慮了電路規(guī)模和復雜性的基礎(chǔ)上,通過理論分析計算,確定了粗細量化通道分別完成高3位和低5位的量化轉(zhuǎn)換；并基于本文對速率和功耗的考慮,運用了級間流水線、級聯(lián)失調(diào)平均和粗細量化通道協(xié)同編碼等技術(shù)對基本結(jié)構(gòu)進行了改進；提出三與非門火花碼校正方案對關(guān)鍵第6位進行編碼,提高了高速轉(zhuǎn)換過程中數(shù)字編碼的可靠性；詳細介紹了折疊插值模數(shù)轉(zhuǎn)換器中各關(guān)鍵電路模塊的設(shè)計,包括采樣保持電路、折疊插值電路、參考電壓串與預(yù)放大電路、比較器電路和數(shù)字編碼電路。本文最終在TSMC0.18μm CMOS工藝下具體實現(xiàn)了1GS/s采樣率、8bit分辨率的折疊插值模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計,在Cadence仿真工具下完成了各個關(guān)鍵電路模塊的設(shè)計與仿真。完成了整個系統(tǒng)的版圖設(shè)計,芯片面積是1.5×1.4m2。提取版圖寄生參數(shù),進行后仿真,結(jié)果表明,在1GS/s采樣率下輸入信號頻率為500MHz時,SNDR為45.09dB,SFDR為53.17dB,ENOB為7.20位,功耗是342mW。經(jīng)流片測試結(jié)果表明,在200MS/s采樣率下,最高ENOB達5.86bit,經(jīng)過數(shù)字校正后精度可達7.0bit。
【關(guān)鍵詞】：高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 折疊插值 級間流水線 協(xié)同編碼
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN792
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器研究背景及意義8
• 1.2 折疊插值A(chǔ)DC國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-9
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容與設(shè)計指標9-12
• 第2章 模數(shù)轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)理論12-20
• 2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理12
• 2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能參數(shù)12-16
• 2.2.1 靜態(tài)參數(shù)12-14
• 2.2.2 動態(tài)參數(shù)14-16
• 2.3 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的常見結(jié)構(gòu)16-19
• 2.3.1 全并行結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Flash ADC)16-17
• 2.3.2 兩步式模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Two-Step ADC)17
• 2.3.3 流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)化器(Pipeline ADC)17-18
• 2.3.4 折疊插值模數(shù)轉(zhuǎn)換器(F&I,Folding and Interpolating ADC)18
• 2.3.5 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能比較18-19
• 2.4 小結(jié)19-20
• 第3章 折疊插值A(chǔ)DC電路結(jié)構(gòu)分析20-34
• 3.1 折疊插值A(chǔ)DC概述20
• 3.2 折疊技術(shù)20-27
• 3.2.1 折疊電路的功能20-22
• 3.2.2 折疊電路實現(xiàn)方法22-23
• 3.2.3 折疊電路非理想效應(yīng)23-25
• 3.2.4 折疊電路的優(yōu)化25-27
• 3.3 插值技術(shù)27-28
• 3.3.1 電壓插值27
• 3.3.2 電流插值27-28
• 3.4 折疊插值A(chǔ)DC整體結(jié)構(gòu)設(shè)計28-33
• 3.4.1 折疊插值A(chǔ)DC結(jié)構(gòu)參數(shù)分析28-29
• 3.4.2 折疊插值A(chǔ)DC整體結(jié)構(gòu)29-30
• 3.4.3 粗細量化通道協(xié)同編碼30-33
• 3.5 小結(jié)33-34
• 第4章 折疊插值A(chǔ)DC關(guān)鍵電路的設(shè)計與仿真34-58
• 4.1 采樣保持電路34-39
• 4.1.1 采樣保持電路非理想因素分析34-37
• 4.1.2 采樣保持電路設(shè)計37-39
• 4.1.3 采樣保持電路仿真結(jié)果39
• 4.2 預(yù)放大器與分壓電阻串39-44
• 4.2.1 預(yù)放大器帶寬要求40
• 4.2.2 預(yù)放大器電路設(shè)計40-41
• 4.2.3 分壓電阻串41-43
• 4.2.4 預(yù)放大器仿真結(jié)果43-44
• 4.3 折疊插值電路設(shè)計44-49
• 4.3.1 折疊插值電路誤差分析44-46
• 4.3.2 折疊插值電路設(shè)計46-48
• 4.3.3 折疊插值電路仿真結(jié)果48-49
• 4.4 級間采樣保持電路49-50
• 4.5 比較器電路50-53
• 4.5.1 比較器電路設(shè)計50-52
• 4.5.2 比較器電路仿真結(jié)果52-53
• 4.6 數(shù)字編碼電路53-55
• 4.6.1 火花碼消除電路53-54
• 4.6.2 ROM編碼電路54-55
• 4.7 系統(tǒng)前仿真結(jié)果55-57
• 4.8 小結(jié)57-58
• 第5章 折疊插值A(chǔ)DC的版圖設(shè)計58-74
• 5.1 版圖設(shè)計考慮58-60
• 5.1.1 匹配性設(shè)計58
• 5.1.2 抗干擾設(shè)計58-59
• 5.1.3 閂鎖效應(yīng)59
• 5.1.4 天線效應(yīng)59-60
• 5.2 關(guān)鍵路徑的布局布線60-62
• 5.3 后仿真結(jié)果驗證62-63
• 5.4 芯片測試63-72
• 5.4.1 芯片介紹64
• 5.4.2 測試方案64-67
• 5.4.3 測試結(jié)果67-72
• 5.5 小結(jié)72-74
• 第6章 總結(jié)與展望74-76
• 致謝76-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文82

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張中平;∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理及應(yīng)用[J];電子器件;2003年04期

2 ;計量秤應(yīng)用的低成本2-通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器[J];電子產(chǎn)品世界;2004年04期

3 Len Staller;了解模數(shù)轉(zhuǎn)換器規(guī)格[J];世界電子元器件;2005年10期

4 吳春瑜;佟波;王繼安;李文昌;李威;;一種八位并行插值型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計[J];遼寧大學學報(自然科學版);2009年04期

5 ;ISLA112P50:500MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器[J];世界電子元器件;2010年09期

6 劉洋;蔡嘯;;簡述選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器時的技術(shù)指標與注意事項[J];河南科技;2013年10期

7 惠長坤;;模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道的擴充及其它[J];微型機與應(yīng)用;1987年05期

8 ;轉(zhuǎn)換器[J];電子科技文摘;2000年12期

9 ;24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器切入市場[J];世界產(chǎn)品與技術(shù);2001年02期

10 王曉東,孫雨南;光學模數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理及發(fā)展[J];電訊技術(shù);2002年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉紅忠;吳金;錢黎明;;一種改進的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的建模方法[A];第十屆中國科協(xié)年會論文集（四）[C];2008年

2 陳睿;陸嫵;任迪遠;鄭玉展;王義元;費武雄;李茂順;蘭博;崔江維;;10位雙極模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電離輻射效應(yīng)[A];第十五屆全國核電子學與核探測技術(shù)學術(shù)年會論文集[C];2010年

3 周濤;許建平;賀明智;;適用于高頻開關(guān)電源數(shù)字控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器[A];2006中國電工技術(shù)學會電力電子學會第十屆學術(shù)年會論文摘要集[C];2006年

4 張劍平;;一種寬輸入量程和長輸出位數(shù)的A/D電路及其算法[A];第三屆全國信息獲取與處理學術(shù)會議論文集[C];2005年

5 張謙述;劉永智;楊亞培;戴基智;唐雄貴;;一種新型集成光學模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計[A];2007'中國儀器儀表與測控技術(shù)交流大會論文集（二）[C];2007年

6 薛亮;沈延釗;張向民;;一種A/D靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)的測試方法[A];第二屆全國信息獲取與處理學術(shù)會議論文集[C];2004年

7 陳睿;陸嫵;任迪遠;鄭玉展;王義元;費武雄;李茂順;蘭博;;不同偏置條件的10位CMOS模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輻射效應(yīng)[A];中國核科學技術(shù)進展報告——中國核學會2009年學術(shù)年會論文集（第一卷·第7冊）[C];2009年

8 馬紹宇;韓雁;黃小偉;楊立吾;;一個高性能、低功耗18位音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)[A];第十屆中國科協(xié)年會論文集（四）[C];2008年

9 王旭利;許獻國;詹峻嶺;周啟明;;模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)抗輻射性能試驗測試技術(shù)研究[A];第十屆全國抗輻射電子學與電磁脈沖學術(shù)年會論文集[C];2009年

10 王棟;王懷秀;;24位高性能Σ-△型模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7764及在溫度采集中的應(yīng)用[A];第20屆測控、計量、儀器儀表學術(shù)年會論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 某摩步師偵察營儀偵連中士 周飛飛;模數(shù)轉(zhuǎn)換器：夜間戰(zhàn)場偵察如白晝[N];解放軍報;2011年

2 ;24比特立體聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器[N];中國計算機報;2004年

3 湖北 葉啟明;多功能、高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC10080[N];電子報;2006年

4 ;TI推出12位500 MSPS ADC[N];電子資訊時報;2006年

5 程旭;德州儀器推出零交越軌至軌放大器[N];大眾科技報;2006年

6 記者 孫文博/北京;ADI專注ADC市場 未來將打“中國牌”[N];電子資訊時報;2003年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王振宇;寬帶高線性度流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高能效設(shè)計方法研究[D];復旦大學;2013年

2 范超杰;高性能流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計方法研究[D];上海交通大學;2014年

3 景鑫;低壓低功耗流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計技術(shù)研究[D];西安電子科技大學;2014年

4 馬紹宇;高性能、低功耗∑△模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究與實現(xiàn)[D];浙江大學;2008年

5 林儷;折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速、低功耗低電壓設(shè)計方法研究[D];復旦大學;2010年

6 秦亞杰;高能效流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計[D];復旦大學;2012年

7 李曉娟;折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高精度設(shè)計研究與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2012年

8 黃冠中;先進數(shù)字工藝下模數(shù)轉(zhuǎn)換器低功耗設(shè)計技術(shù)[D];北京工業(yè)大學;2013年

9 殷秀梅;流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器雙模式數(shù)字后臺校正技術(shù)[D];清華大學;2010年

10 張劍云;應(yīng)用于數(shù)字視頻接收器的低功耗高速流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究[D];復旦大學;2006年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳華濂;12-bit Pipelined SAR ADC的研究與設(shè)計[D];華南理工大學;2015年

2 索喜來;PCM編解碼芯片中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計[D];河北大學;2015年

3 周銀;無線通信系統(tǒng)中流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的低成本低功耗研究與設(shè)計[D];復旦大學;2014年

4 王偉;基于CMOS工藝高速低功耗折疊內(nèi)插結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計和研究[D];復旦大學;2013年

5 代國憲;2b/cycle高速逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計研究[D];復旦大學;2014年

6 姜大偉;40nm工藝下流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵單元的研究與設(shè)計[D];蘭州大學;2015年

7 彭超;功耗可配置流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的研究與設(shè)計[D];蘇州大學;2015年

8 賀沖;多位量化Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

9 汪帆;基于AD轉(zhuǎn)換器的高精度電壓測量電路的設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2015年

10 劉萌;高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器研究與設(shè)計[D];貴州大學;2015年

，

本文編號：768469