基于SoC系统的嵌入式ADC IP核设计

论文题目: 基于SoC系统的嵌入式ADC IP核设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 微电子与固体电子学

作者: 饶进

导师: 胡晨

关键词: 模数转换器,嵌入式微处理器,触摸屏采样,混合仿真,自校准

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 模数转换器(简称ADC)是模拟电路和数字电路的接口,其用途非常广泛。由于SoC系统对高性能、低功耗、低成本等性能的要求,ADC及其它模拟电路IP核和MCU融为一体,构成一个SoC已是大势所趋。针对嵌入式的应用,设计一个与数字工艺兼容的ADC IP核是实现ADC在SoC芯片中集成的重点和关键。本文设计了一种面向触摸屏应用的ADC IP核。采用Top-Down的设计方法,分别进行了系统设计、电路模块设计、总体设计与参数模拟仿真和物理版图设计。在分析触摸屏信号采样和其他辅助测量的应用基础上,设计了ADC IP核的系统结构,并确定了系统的各项性能指标。重点优化设计与实现了各个电路模块,不但保证了电路的性能,而且有效地减小了芯片面积。采用自校准比较器结构有效地提高了ADC的精度。在时钟电路中,设计了独特的时钟相位分相的电路结构,通过改变时钟频率,实现了采样频率和转换精度的参数可配置。而对于数字控制部分,我们设计的结构可以无需MCU介入即可控制所有触摸屏偏置电压,并记录全部测量结果。本文采用的数模混合仿真方法,对各项性能指标进行了具体的模拟和分析,并最终实现了一个参数可配置的ADC IP核。文中所使用的模型参数和物理规则均按照SMIC 0.18um MPW工艺进行。本ADC IP核模拟部分的版图面积仅0.43mm~2,转换精度最高可达10Bit。10位转换精度,1Mhz采样速率时,信噪比为58.9B,微分非线性不高于0.9LSB,平均功耗为6mW,各项性能指标均能很好的满足设计要求。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 ADC 概述

1.2 论文的主要工作和意义

1.3 论文结构

第二章多功能ADC 的结构设计

2.1 应用需求分析

2.2 基于ARM 核的嵌入式ADC 控制模块的整体设计

2.3 典型的ADC 结构分析

2.4 ADC 结构设计

2.5 ADC 系统模型的建立和验证

本章小结

第三章电路模块设计及其仿真

3.1 整体逐次逼近ADC 电路的设计

3.2 时钟电路电路的设计

3.3 数模转换器DAC 的设计

3.4 采样保持电路的设计

3.5 比较器电路的设计

3.6 数字部分的设计

本章小结

第四章 ADC 性能测试及混合仿真结果

4.1 ADC 模拟仿真结果

4.2 整体系统混合仿真

第五章版图设计与后仿真

5.1 版图设计的基本原则

5.2 ADC 的版图设计

第六章总结与展望

总结

展望

致谢

参考文献

研究生期间发表的论文

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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基于SoC系统的嵌入式ADC IP核设计

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