紅外讀出電路用12位ADC的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、圖像處理、通信和音視頻處理等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)向低功耗、高速和高分辨率的方向發(fā)展。與其他結(jié)構(gòu)相比，流水線結(jié)構(gòu)的ADC能夠在中高分辨率時(shí)很好地折中功耗和速度。針對紅外探測器讀出電路的應(yīng)用背景，本文立足于低功耗，設(shè)計(jì)和優(yōu)化了一款應(yīng)用于紅外讀出電路的12位25MSps流水線ADC。 本文基于流水線ADC工作原理和誤差機(jī)制，精確選取每一級(jí)的電路參數(shù)，在滿足精度和速度的前提下盡量減小過度設(shè)計(jì)，降低不必要的功耗。設(shè)計(jì)

2、了特殊結(jié)構(gòu)的前端采樣保持電路，使得該ADC實(shí)現(xiàn)單端輸入。本文從流水線ADC的工作原理著手，在分析了流水線各級(jí)分辨率選取對功耗和噪聲性能的影響之后，采用了(2.5+1.5×8+2)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。分析了流水線各級(jí)的非理想因素對系統(tǒng)性能的影響，并給出了理論計(jì)算公式。由于級(jí)問增益的存在，后面各級(jí)電路的非理想因素對系統(tǒng)的影響被大幅度削弱，因此受噪聲性能約束的采樣電容值便可以逐級(jí)遞減，據(jù)此設(shè)計(jì)了滿足各級(jí)精度要求的采樣電容，仿真結(jié)果表明采樣電容逐級(jí)遞減

3、可以有效降低功耗。在完成ADC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，討論了ADC關(guān)鍵模塊參數(shù)的選取：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對流水線各級(jí)的精度要求，確定了各級(jí)運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的直流增益、帶寬和擺率；由于數(shù)字校正技術(shù)的使用，大大降低了對比較器精度的要求，因此本文使用了失調(diào)較大但功耗很低的動(dòng)態(tài)比較器。并在完成電路仿真之后計(jì)算了整個(gè)ADC的功耗：3.3V單電源供電時(shí)的功耗約為124mW，在電路設(shè)計(jì)上達(dá)到了系統(tǒng)對功耗的要求。本設(shè)計(jì)的流水線ADC采用Chartered 0.35um