一種多量程高速A-D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì).pdf

1、高速A/D轉(zhuǎn)換器廣泛地應(yīng)用于圖像采集、多媒體、高性能控制系統(tǒng)和數(shù)字通信等電子設(shè)備中。隨著片上系統(tǒng)（SOC）的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的數(shù)字電路、模擬電路和接口電路被集成到一個(gè)芯片上。A/D轉(zhuǎn)換器作為模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，其性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。設(shè)計(jì)出與數(shù)字工藝兼容的且面積小、低功耗的高速A/D轉(zhuǎn)換器成為片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。
　　本文通過(guò)對(duì)各種高速A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行比較，并根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)出了一種基于二步式結(jié)構(gòu)的6-bit多量

2、程高速A/D轉(zhuǎn)換器。本論文主要有以下幾方面特點(diǎn)：采用模擬開(kāi)關(guān)陣列和聯(lián)合式二步式結(jié)構(gòu)，使粗細(xì)量化在同樣的信道中處理，且兩信道參考電壓取自同一路多晶硅電阻分壓串，這種結(jié)構(gòu)增大了粗細(xì)量化的匹配，有效地降低了電路的面積和功耗；通過(guò)采用一種增益可調(diào)采樣保持電路，實(shí)現(xiàn)了多量程模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，并擴(kuò)大了輸入共模范圍；通過(guò)高增益、高帶寬全差分運(yùn)算放大器與采樣保持電容及互補(bǔ)開(kāi)關(guān)的綜合設(shè)計(jì)調(diào)整，以及采用底極板采樣技術(shù)和多相非交疊時(shí)鐘控制等措施，有效地提高了此增

3、益可調(diào)采樣保持電路的速度和精度，使其在各量程下性能都能滿足系統(tǒng)要求；采用動(dòng)態(tài)比較器來(lái)提高比較速度并降低功耗；采用一種可抵消失調(diào)電壓的前置放大器，降低了動(dòng)態(tài)比較器的失調(diào)電壓的影響，提高了比較精度；通過(guò)將細(xì)量化范圍上下擴(kuò)大1LSB量程，采用數(shù)字校正方法，校正粗細(xì)量化轉(zhuǎn)換時(shí)的失配誤差；設(shè)計(jì)了一種可消除一級(jí)“氣泡”的數(shù)字編碼電路，將溫度計(jì)碼準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為獨(dú)熱碼，防止誤碼的產(chǎn)生；系統(tǒng)正常工作需要多種時(shí)鐘控制，各時(shí)鐘相位和時(shí)序需嚴(yán)格要求以提高電路轉(zhuǎn)換

4、精度，本文設(shè)計(jì)的時(shí)鐘控制電路能產(chǎn)生滿足系統(tǒng)所需的各時(shí)鐘。
　　本文設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn)換器基于0.18μm CMOS工藝，采用3.3V單電源供電，電路可進(jìn)行512mV、256mV和128 mV三種量程模數(shù)轉(zhuǎn)換，分辨率為6b its，采樣頻率為25MHz，轉(zhuǎn)換延遲為一個(gè)半采樣周期，轉(zhuǎn)換器面積僅為0.06mm2。在25MS/s采樣率下功耗僅為12mW。通過(guò)Cadence Spectre軟件仿真顯示，電路25MS/s采樣率下，各量程都能實(shí)現(xiàn)6