X射線是由德國物理學(xué)家W.K.倫琴在1985年發(fā)現(xiàn)的一種波長極短、能量很大、具有很強(qiáng)穿透性的電磁波。依據(jù)上面的這些特性,X射線探測器在醫(yī)療、工業(yè)勘測、航天探索等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。X射線探測器一般由前端的探測電路、信號(hào)讀出電路、以及后續(xù)的數(shù)字處理系統(tǒng)構(gòu)成。對(duì)于前端列級(jí)讀出電路,需要將檢測到的微弱信號(hào)進(jìn)行放大、降噪、進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換然后輸出。模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）作為模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的橋梁,在其中起到了關(guān)鍵性的作用。對(duì)于列級(jí)的讀出電路,為了降低不同像素單元之間的非均勻性,需要將每列的像素單元共用一個(gè)ADC進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。因此,要求ADC在低功耗、小面積的基礎(chǔ)上,兼具一定的速度。與其它類型的ADC作比較,逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（SAR ADC）本身不需要較為復(fù)雜的線性增益模塊,除了一個(gè)比較器以外,大部分都由數(shù)字電路構(gòu)成,本身就具有低功耗、面積小的特點(diǎn)。另外,得益于現(xiàn)代CMOS工藝的尺寸逐漸降低,以及各種應(yīng)用于SAR ADC高速技術(shù)的提出,SAR ADC在速度方面也獲得了有效的提高,擺脫了一直以來的低速標(biāo)簽。本文在詳細(xì)的介紹了SAR ADC基本原理的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析了電容式數(shù)模轉(zhuǎn)換器（C-DAC）... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 讀出電路中SAR ADC的發(fā)展
    1.3 論文結(jié)構(gòu)
第2章 ADC基本原理、結(jié)構(gòu)及指標(biāo)
    2.1 ADC基本原理
    2.2 ADC系統(tǒng)架構(gòu)
        2.2.1 全并行(Flash) ADC
        2.2.2 逐次逼近ADC
        2.2.3 流水線ADC
        2.2.4 過采樣ADC
    2.3 ADC性能參數(shù)
        2.3.1 靜態(tài)參數(shù)
        2.3.2 動(dòng)態(tài)參數(shù)
    2.4 本章總結(jié)
第3章 SAR ADC各單元理論基礎(chǔ)與分析
    3.1 逐次逼近基本原理
    3.2 采樣保持電路
        3.2.1 MOS開關(guān)
        3.2.2 自舉(Bootstrap)開關(guān)
        3.2.3 非理想因素
        3.2.4 底板采樣與頂板采樣
    3.3 DAC電容陣列
        3.3.1 常用C-DAC結(jié)構(gòu)
        3.3.2 單位電容值的選取
        3.3.3 寄生電容分析
        3.3.4 開關(guān)切換策略
    3.4 比較器
        3.4.1 比較器基礎(chǔ)知識(shí)
        3.4.2 預(yù)放大鎖存比較器
    3.5 SAR邏輯電路
        3.5.1 同步SAR邏輯
        3.5.2 異步SAR邏輯
    3.6 本章總結(jié)
第4章 二進(jìn)制校正技術(shù)的原理與分析
    4.1 二進(jìn)制校正技術(shù)的基本原理
    4.2 12bit冗余位選擇分析與糾錯(cuò)電路
        4.2.1 冗余位的選擇與分析
        4.2.2 數(shù)字糾錯(cuò)算法
    4.3 本章總結(jié)
第5章 一種12bit16MS/s的 SAR ADC實(shí)現(xiàn)
    5.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)
    5.2 系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)考慮
    5.3 采樣開關(guān)電路
        5.3.1 預(yù)充電自舉開關(guān)
        5.3.2 仿真結(jié)果
    5.4 C-DAC電容陣列
    5.5 高速比較器
        5.5.1 比較器結(jié)構(gòu)與原理分析
        5.5.2 比較器性能仿真
    5.6 異步SAR邏輯
        5.6.1 異步SAR邏輯結(jié)構(gòu)與原理
        5.6.2 可調(diào)延時(shí)單元
        5.6.3 TSPC儲(chǔ)存單元
        5.6.4 異步SAR邏輯仿真結(jié)果
    5.7 數(shù)字糾錯(cuò)電路
    5.8 版圖設(shè)計(jì)與系統(tǒng)仿真結(jié)果
        5.8.1 版圖布局
        5.8.2 關(guān)鍵模塊版圖設(shè)計(jì)
        5.8.3 SAR ADC仿真
    5.9 本章總結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]高精度逐次逼近型ADC及其校準(zhǔn)技術(shù)研究[D]. 曹超.西安電子科技大學(xué) 2017
[2]髙速低功耗逐次逼近式ADC研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 盧宇瀟.上海交通大學(xué) 2014
[3]用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 呂偉.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]CMOS圖像傳感器中列級(jí)全差分SAR/SS ADC的研究[D]. 劉尕.西安理工大學(xué) 2019
[2]16位1MS/s CMOS SAR A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)及校準(zhǔn)技術(shù)[D]. 宋孝立.西安電子科技大學(xué) 2014
[3]基于終端電容復(fù)用開關(guān)策略的11位逐次逼近型ADC的研究與設(shè)計(jì)[D]. 秦琳.浙江大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3708803