1-MS-s 12-bit低電壓SAR ADC設(shè)計.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，可植入式、便攜式以及可穿戴等智能應(yīng)用得到了快速的發(fā)展和普及，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)作為檢測、控制系統(tǒng)中將自然界模擬信號轉(zhuǎn)換為可處理的數(shù)字信號的重要接口，在無線通信中扮演著重要的角色。為了滿足易集成、低功耗、長壽命的發(fā)展需求，低電壓低功耗的模數(shù)轉(zhuǎn)換器成為當前的研究熱點。
　　論文旨在設(shè)計一款低電壓逐次逼近寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。論文首先闡述了SAR ADC的基本工作原理、性能指標以及幾種常見的低電

2、壓設(shè)計技術(shù);調(diào)研了應(yīng)用于SAR ADC的電容開關(guān)方法并分析了它們的優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上提出了一種應(yīng)用于低電壓SAR ADC的二進制電容陣列及其低功耗開關(guān)方法，該方法只使用兩個參考電平就實現(xiàn)了很高的能量利用率，同時減少了電容數(shù)量和DAC輸出共模的變化;設(shè)計了一個分裂電容陣列，在保持最低位電容和dummy電容不變的同時，其它的高位電容都分裂成兩個相等的電容，在實際的轉(zhuǎn)換過程中，有聯(lián)合、分裂以及浮置等電容開關(guān)操作;從匹配度和開關(guān)噪聲方面優(yōu)化了D

3、AC單位電容的選取;從線性度和采樣誤差兩個方面優(yōu)化了SARADC的采樣開關(guān)電路;對低電壓比較器進行了研究設(shè)計，比較器由兩級預(yù)放大器和鎖存器構(gòu)成，對兩級預(yù)放大器的增益、帶寬、噪聲以及功耗進行優(yōu)化設(shè)計;比較器采用自動校零技術(shù)來消除比較器的失調(diào)誤差。最后對控制邏輯時序進行了研究設(shè)計，使用同步時序控制邏輯。
　　本文基于TSMC130nm CMOS工藝進行版圖設(shè)計，面積為500μm×390μm。后仿真結(jié)果表明最差工藝角情況下，當模擬和數(shù)字