高速低功耗二步插值FLASH型ADC的设计

论文摘要

模数转换器（ADC）是连接模拟电路和数字电路的桥梁,随着数字信号处理系统的快速发展,作为将模拟信号转换成数字信号的模数转换器性能的好坏,特别是在功耗和速度上的要求,成为了数字化系统具有更高性能的关键因素。本文设计的FLASH型ADC结构中采用了二步容性插值技术,减少了芯片面积、降低了功耗和输入结点电容;从速度角度考虑,采用斩波倒相放大器流水工作方式,提高采样速率。为了提高数码转换精度,设计了片上二阶补偿带隙基准作为ADC的参考电压源,该参考源在-40125℃温度范围内温度系数为6.5ppm/℃;同时设计了去“气泡”电路,避免由温度计码错误引起的编码错误。另外,设计了低功耗控制端,降低芯片在等待状态下的功耗。通过电路仿真,本设计的6位ADC在100MHz下,其最大积分非线性和微分非线性分别为-0.5LSB和±0.5LSB,无杂波动态范围（SFDR）为-40.24dB,信噪失真比（SNDR）为31.6dB,静态功耗为24mW,动态功耗为41mW,等待状态功耗为12mW。最后采用0.5μmCSMC双层多晶硅混合工艺进行了版图设计,版图芯片面积为1.14mm2,后仿真得出SFDR为-30.3dB,总谐波失真为4.9%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 ADC的发展现状和趋势
• 1.3 各类ADC的简介
• 1.4 课题的研究意义
• 1.5 论文的结构安排
• 第2章 二步插值FLASH 型ADC的结构设计
• 2.1 ADC的性能指标
• 2.2 高速ADC的常用结构
• 2.2.1 FLASH型ADC结构
• 2.2.2 内插式ADC
• 2.3 本文设计的二步插值ADC结构
• 2.3.1 放大器流水式工作原理与设计
• 2.3.2 容性插值的原理与设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 二步插值FLASH型ADC的电路设计
• 3.1 带隙基准电路
• 3.1.1 一阶补偿带隙基准电路的原理与实现
• 3.1.2 二阶补偿带隙基准的原理与实现
• 3.1.3 参考电压缓冲器电路的工作原理与设计
• 3.2 放大、插值和比较模块
• 3.2.1 放大模块的工作原理与设计
• 3.2.2 静态锁存器的原理和设计
• 3.3 时钟电路模块的工作原理和设计
• 3.3.1 两相不交叠时钟电路原理和设计
• 3.3.2 时钟阵列和窄脉冲生成电路
• 3.4 去“气泡”电路和编码电路
• 3.4.1 去“气泡”电路
• 3.4.2 编码电路
• 3.4.3 触发器电路的工作原理和设计
• 3.5 整体电路的功能仿真
• 3.6 本章小结
• 第4章 版图的设计与验证
• 4.1 版图设计中所要考虑的因素
• 4.2 版图的整体布局
• 4.3 版图的实现和后仿真
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢