8位60MS/s折叠插值模数转换器的设计

论文摘要

随着电子技术和数字计算机技术的发展,作为模拟系统与数字系统接口的模数转换器(Analog to Digital Converter)的设计变得尤为重要。本文研究设计了一种8位分辨率,60MHz采样频率的模数转换器。 文章介绍了几种常见结构的模数转换技术,比较了不同结构模数转换器的优缺点。基于对模数转换器分辨率、采样速率和功耗的要求,论文中采用了改进型的折叠插值结构。高5位采用的是折叠插值结构模数转换方式,以吉尔伯特单元为基础设计;低3位采用flash结构使用了锁存比较器。整个电路的8位数据并行处理,提高了电路的转换速度,减小比较器的数量。电路中的采样保持电路采用开环结构,提高了采样速率。基准电压源根据传统带隙基准温度补偿原理,设计了一级温度补偿的片上带隙基准源。整个电路采用全差分结构降低了电荷注入效应,抑制了电源和衬底的共模噪声,提高了输入动态范围。 基于上华0.6um BiCMOS工艺模型,工作电压5V,在Cadence的spectre下完成了对电路各单元电路的仿真试验,达到了系统需要的性能指标,在采样频率为60MHz时,该A/D转换器的分辨率可达到8位。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 模数转换器的现状及发展趋势
• 1.3 论文的安排
• 第二章 模数转换器概述
• 2.1 模数转换器的基本工作原理
• 2.2 A/D转换器的分类
• 2.3 并行A/D转换器
• 2.4 两步式（Two-Step Flash）A/D转换器
• 2.5 逐次逼近（SAR）A/D转换器
• 2.6 流水线（Pipelined）A/D转换器
• 2.7 折叠插值结构（Folding and Interpolating）A/D转换器
• 2.8 过采样∑-△A/D转换器
• 2.9 模数转换器的性能参数
• 2.9.1 静态参数
• 2.9.2 动态参数
• 2.10 本章小结
• 第三章 模数转换器的总体结构设计
• 3.1 折叠插值模数转换器的工作原理
• 3.2 模数转换电路的误差分析
• 3.2.1 采样保持电路的误差分析
• 3.2.2 比较器失调分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 关键单元电路的设计和仿真
• 4.1 采样保持电路
• 4.1.1 采样保持电路设计
• 4.1.2 论文中的采样保持电路
• 4.1.3 电路仿真结果及比较
• 4.2 比较器的设计
• 4.2.1 比较器的基本特性
• 4.2.2 比较器的基本结构及分析
• 4.3 幅度放大折叠级的设计
• 4.4 基准电压
• 4.4.1 传统基准电压源
• 4.4.2 电路描述
• 4.4.3 仿真结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 电路直流性能的仿真
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献