流水线型模数转换器误差校正方法的研究

摘要

模数转换器（ADC）作为联系数字信号和模拟信号的纽带，在数字图像处理等场合中起着至关重要的作用，流水线型ADC在速度、精度、功耗上有较大折中性，其是应用最广泛的ADC之一。目前，电容失配误差、运算放大器有限增益误差等非理想因素是影响流水线型ADC的性能的关键因素，所以研究校正其误差的电路，对提高其精度十分重要。
　　本文提出了一种可以校正流水线型ADC误差的数字校正方法，用于校正其电容失配误差和运算放大器的有限增益误差，以提高流水线型模数转换器的精度，进而达到改善其性能的目的。现有的数字校正方法，通常存在电路结构复杂、校正过程复杂等问题，本文提出的数字校正方法分为两个步骤，首先在校正系数产生阶段通过迭代的方法产生精确的校正系数，然后在ADC正常工作阶段把校正系数带入电路中，校正其输出的数字码，实现校正。本文的校正方法原理简单，电路结构简单，且校正的精度比较高。为了实现上述校正方法，本文建立了一个12bit40MSPS的流水线型ADC的行为级模型，在前两个子级中引入电容失配误差和有限增益误差，第一级电容失配误差α1为-0.1，第二级电容失配误差α2为-0.05，第一级运算放大器增益为80dB，第二级运算放大器增益为80dB，设其它级都是无误差的理想状态，加入数字校正模块，对ADC进行仿真验证，通过对其校正前后参数的对比，检验数字校正方法的可行性以及校正效果。为了分析不同电容失配误差对电路的影响，还分别引入这个误差的不同值，分别在校正前后对其进行仿真，对比它们的校正效果。结果表明，在进行数字校正后，本文实现的ADC的7.6127位上升到11.4666位，无杂散动态范围由49.3736dB上升到77.2563dB，总谐波失真THD由—48.6078dB下降到-76.4697dB，其ADC的性能有了很大的提高。且通过对不同的电容失配误差的仿真结果的分析，我们可以得出，误差越大，校正前后SNDR提升的量越高，且不论电容失配误差有多大，数字校正方法总能把其有效位数提升至11位以上，所以此校正方法可以适用的电容失配误差的范围非常大，可以对有着较大电容失配误差的流水线型ADC进行校正。

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第一章 绪论

1.1 论文研究的背景和意义

1.2 流水线型ADC数字校正技术的研究现状与进展

1.3 本论文的主要工作

第二章 流水线型ADC的构架与校正技术

2.1 ADC模数转换器的原理与构架

2.2 ADC的性能分析

2.3 流水线型ADC的构架与原理

2.4 校正技术的概述

2.5 小结

第三章 流水线ADC误差分析与行为级建模

3.1 流水线ADC结构分析与理想型建模

3.2 流水线型ADC电路误差分析

3.3流水线型ADC模型的仿真分析

3.4 小结

第四章 流水线型ADC数字校正方法的设计

4.1 校正方法的构建

4.2 校正方法的模块级实现

4.3 校正方法的实现过程

4.4 校正方法的仿真分析

4.5 小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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