應用于CMOS圖像傳感器的低功耗流水線模數(shù)轉換器的研究.pdf

1、在混合信號系統(tǒng)中，模數(shù)轉換器(ADC)是一個非常關鍵的部分。它是負責將模擬信號轉換成為數(shù)字信號的器件，有著非常廣闊的應用范圍。流水線模數(shù)轉換器(Pipelined ADC)，由于其在低功耗高速高精度方面的結構優(yōu)勢，在更加廣泛的領域中得到了應用。本文主要針對應用于CMOS圖像傳感器的高性能的流水線ADC進行研究，并設計了一個低功耗10位10MHz流水線結構的模數(shù)轉換器，設計基于SMIC 0.18μmCMOS工藝。 本文主要論述了以

2、下幾個方面： 第一，介紹了用Matlab建立的每級1.5位流水線ADC的系統(tǒng)模型。通過建立數(shù)學模型，把握系統(tǒng)的性能指標。在系統(tǒng)模型中加入非理想因素，如熱噪聲、余數(shù)放大器的增益誤差、比較器失調(diào)誤差和各種非線性誤差。通過誤差對系統(tǒng)性能影響的分析來指導電路設計。 第二，本文著重強調(diào)了精度和功耗的要求，這主要體現(xiàn)在： 1)功耗方面：采用帶數(shù)字冗余校正的傳統(tǒng)每級1.5位流水線結構，最大的降低比較器失調(diào)要求；采用電荷翻轉型(

3、flip-around)采樣保持(T/H)電路，最小化采樣保持級的噪聲和功耗；采用電容縮減因子，降低后級運算跨導放大器(OTA)的要求，減小功耗；折衷考慮噪聲和功耗，最優(yōu)化采樣電容值和OTA的工作電流。 2)精度方面：采樣保持級采用自舉(boost-strapping)開關和環(huán)內(nèi)開關(in-loop switch)技術，大大提高了開關的線性度，減小失真；在時序上進行改進以消除比較器的反饋(kick-back)噪聲等。 第