12bit 50MSPS流水线ADC中基准电压源的设计

摘要

流水线ADC作为一种高速高精度的结构，广泛应用于通信系统、传感器系统中。在流水线ADC中，基准电压源主要用于产生ADC转换所需的参考电压，并驱动参考电压在转换时间内的建立，参考电压的建立精度直接影响ADC的转换精度，对于ADC转换的性能具有关键性的作用。
　　论文设计了一个应用于12bit50MSPS流水线ADC的基准电压源，主要包括带隙基准和基准电压缓冲器两部分电路。带隙基准是基于电流模带隙基准电路原理，在传统结构基础上加入输出支路电流镜漏极电压钳位，提高电流镜的匹配，从而提高输出电压精度;同时采用基于电阻温度特性的曲率补偿方法，降低温漂系数，由于传统利用电阻的补偿方案都采用不同类型的电阻，而本论文中的方案采用相同种类的电阻，与传统电阻补偿的方案相比，不增加额外的工艺流程，同时也不增加额外的功耗;采用电容式启动电路，并在原有结构基础上加入截止区漏电流补偿，抑制漏电流带来的偏差。基准电压缓冲器采用复制驱动方法，利用运放反馈和电阻串联的方式产生各组参考电压，用复制支路驱动ADC转换，并将MDAC和Sub-ADC的参考电压隔离开以避免干扰。
　　论文基于TSMC0.13μm CMOS工艺，对基准电压源进行了前仿真、版图设计和后仿真。电路各性能指标的后仿结果为:带隙基准输出基准电压温漂系数小于2ppm/℃(温度范围-40℃到85℃);参考电压低频电源抑制比大于60dB;基准电压源驱动12bit50MSPS流水线ADC完成转换，在奈奎斯特输入频率下的SFDR能够达到83dB，有效位数超过11bit;基准电压源电路在1.2V工作电压下整体电流为1.1mA，功耗为1.32mW。以上结果满足设计要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究内容

1．4 论文组织结构

第2章 带隙基准电压源及基准电压缓冲器的理论基础

2．1 流水线ADC中基准电压源的功能概述

2．2 流水线ADC中基准电压源的技术指标

2．3 带隙基准电压源的设计理论

2．4 基准电压缓冲器的设计理论

2．5 本章小结

第3章 带隙基准电压源的设计

3．1 带隙基准电压源的系统指标设计

3．2 带隙基准电压源的电路设计

3．3 带隙基准电压源的仿真结果

3．4 本章小结

第4章 基准电压缓冲器的设计

4．1 基准电压缓冲器的设计要求

4．2 基准电压缓冲器的电路设计

4．3 基准电压缓冲器的仿真结果

4．4 本章小结

第5章 电路版图设计及后仿真

5．1 带隙基准版图设计

5．2 基准电压缓冲器版图设计

5．3 基准电压源后仿结果

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介