一种12位50MSPS低功耗流水线ADC的研究与实现

摘要

随着电路系统数字化程度的不断提高，尤其是片上系统（SOC）的快速发展，作为连接模拟信号与数字信号的桥梁的高性能模数转换器的需求日益增强。与其它结构相比，流水线ADC因其在高精度、高速度与低功耗之间拥有良好的折中而备受青睐。本文采用韩国东部半导体dongbu013工艺，设计研究了一个50MSample/s的12位的流水线ADC。
　　在查阅大量文献的前提下，本文根据模拟IC设计流程，以高速、低压、低功耗为目标，逐步完成了各个模块电路以及整体电路的设计。主要工作包括：
　　（1）完成两相不交叠时钟电路的设计；自举开关电路（为消除开关电荷注入误差）设计；为保证开关电容电路的速度和精度设计了增益增强型折叠共源共栅运算放大器；动态锁存比较器电路设计。
　　（2）由单元电路完成各个子模块电路的设计，并对各个模块和整体系统进行详细仿真。
　　（3）为降低功耗采用电容和运算放大器逐级递减技术，为克服比较器失调误差设计了数字校正电路。
　　本设计在Cadence工作平台下，使用Spectre仿真器进行模拟验证。模拟仿真结果表明，在+1.2V电源电压下，ADC的模拟信号输入范围为0.4V～0.8V，分辨率为12位，采样速率达50MHz，功耗约为84mW。该流水线ADC的性能指标达到了设计要求。

目录

一种12位50MSPS低功耗流水线ADC的研究与实现

THE RESEARCH AND REALIZATION OF A 12 BITS 50 MSPS LOW POWER PIPELINED ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER

摘 要

Abstract

第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容和结构安排

第二章 流水线ADC的基本原理

2.1 模数转换器的基本概念

2.2 模数转换器的性能参数

2.3 流水线ADC的结构和工作原理

2.4 非线性因素及其影响

2.4.1 热噪声

2.4.2 电荷注入和时钟馈通

2.4.3 运放有限开环增益和带宽

2.5 数字校正技术

2.6 本章小结

第三章 流水线ADC单元电路的分析与设计

3.1 MOS开关电路

3.2 运算放大器

3.2.1 增益增强原理

3.2.2 主运放和共模反馈电路设计

3.2.3 辅助运放设计

3.2.4 最终放大器电路验证

3.3 比较器

3.4 本章小结

第四章 模块和系统电路设计与仿真

4.1 Clock Generator

4.2 采样保持电路

4.3 1.5bit/stage ADC

4.3.1 Sub-ADC

4.3.2 Sub-DAC

4.3.3 Gain-stage

4.4 数字校正电路

4.5 本章小结

总 结

参考文献

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致 谢