流水线ADC中Offline数字校准电路的设计与实现

摘要

模数转换器（ADC）性能的好坏对整个电子系统的整体起着决定性的作用。在各种类型的ADC中，流水线（pipelined）ADC凭借高速高精度兼具的优势，在无线通信等领域应用中占据着重要的地位。而随着数字电路取代模拟电路的趋势越来越明显，ADC的数字校准在近20多年来受到了越来越多的关注。
　　本文首先介绍了流水线ADC的基本结构及其主要的误差源。然后，对结构上有明显优势的基于冗余位编码的1.5比特流水线ADC子级进行了描述，并且以此为例分析了各种误差对流水线ADC子级性能的影响。
　　由于项目需求，提出了“高精度流水线ADC+Offline数字校准”的方案。本文在根据“4+4+4+3”四级流水线ADC结构搭建的MATLAB平台上，对Offline算法的性能进行了仿真验证。仿真结果显示经过校准之后流水线ADC的性能有了明显的改善。
　　在MATLAB建立的算法数学模型上，使用了Verilog HDL语言设计了Offline数字电路的RTL模型。随后，分别在ModelSim中对模型的子模块与整体进行了仿真验证。结果显示，RTL模型的设计基本完成了算法设计的目标。
　　在RTL模型的基础上，利用Synopsys公司的标准流程，完成了Offline数字校准电路的ASIC实现。ASIC实现过程主要包括逻辑综合（Design Compiler）、静态时序分析（PrimeTime）、形式验证（Formality）、数模混合后端版图设计（Astro）以及布图后仿真（ModelSim）。布图后仿真的结果与RTL仿真相一致，说明ASIC实现是成功的。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究课题与论文内容

第二章 流水线ADC基本原理及其数字校准

2.1 流水线ADC基本结构与工作原理

2.2 流水线ADC误差源

2.3 流水线ADC子级及其误差分析

2.4 ADC主要性能测试指标

第三章 Offline数字校准算法的设计与性能仿真

3.1 Offline数字校准算法原理及其设计

3.2 Offline数字校准算法的性能仿真验证

第四章 Offline数字校准电路的RTL设计与仿真

4.1 电路的RTL模型设计

4.2 电路RTL设计的仿真验证

第五章 Offline数字校准电路的ASIC实现

5.1 ASIC实现总体流程简介

5.2 逻辑综合

5.3 静态时序分析与形式验证

5.4 数模混合后端版图设计

5.5 布图后仿真

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

个人简历及研究生期间科研成果