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[学位]

低压低功耗10位27MS/s流水线模数转换器的研究与设计

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Author:

安芳 (安芳.)

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学位论文库

Abstract:

随着片上系统技术和视频信号处理与通信技术的迅速发展,高速、高精度的模数转换器(ADC)作为数模混合信号系统芯片设计中的一个技术瓶颈,消耗了大量的芯片面积、功耗。传统类型的ADC很难同时满足系统对速度和精度的要求,而流水线ADC可以在兼顾速度的同时较好满足精度的要求,因而成为视频应用和通信领域的最佳选择。    本文研究和设计了一个1.8V 10位27MS/s的流水线ADC,该ADC采用UMC 0.18μm 1P6M CMOS数模混合工艺进行电路设计和仿真。综合考虑ADC的功耗、面积和性能要求,本文采用九级1.5位的流水线结构,并使用数字校正技术对子ADC的误差进行校正。为了进一步降低系统的功耗,本文采用了按比例缩小技术和运放共享技术。其中第一级和第二级采用相同的高精度运放,第三级到第八级采用相同的运放,减小了整个电路的面积和功耗。流水线ADC的关键模块包括采样保持电路、多功能DAC(MDAC)电路、子ADC、时钟产生电路和数字校正电路。在采样保持电路和MDAC电路设计中,采用了带有增益提高辅助运放的全差动折叠共源共栅运算放大器,以保证开关电容电路处理信号的速度和精度,同时采用了改进的电压自举开关,提高了开关电容电路的动态性能。比较器设计时,在满足比较器精度要求的前提下,提出了一种前置放大器的解决方案,减小了电路的功耗和回程脉冲效应。    在Linux工作环境下,使用Hspice和Matlab等仿真工具对所设计的ADC进行了子电路级和系统级仿真。通过流片并对芯片进行测试,得到了流水线ADC的测试结果:DNL小于±0.4LSB,INL小于±0.9LSB。当ADC的输入信号的频率为10MHz时,电路的SFDR为60.2dB,SNR为45.0dB,整个电路的功耗约为35mW,面积约为1.3×0.35mm2。结果表明,本文所设计的电路基本达到了设计要求。

Keyword:

流水线ADCA/D转换采样保持运放共享数字校正

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学电子与信息工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 李同合

Year: 2008

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 11

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