帶數(shù)字校正功能的12位逐次逼近模數(shù)轉換器電路設計.pdf

1、模數(shù)轉換器(ADC)實現(xiàn)了自然界模擬信號到數(shù)字信號的轉換，使得用數(shù)字形式處理各種模擬信號成為可能。由于數(shù)字信號在處理、存儲和傳輸?shù)确矫婢哂歇毜降膬?yōu)勢，對高性能模數(shù)轉換器的研究也變得尤為必要。逐次逼近型（SAR）模數(shù)轉換器可以實現(xiàn)較高的分辨率（8～16位）和中等的轉換速度（小于5M），并具有功耗小成本低等特點，因此在一些領域中得到了廣泛的應用，比如便攜式電子設備，生物醫(yī)學儀器，無線傳感網(wǎng)絡等領域。
　　本文的核心工作是實現(xiàn)一款帶有數(shù)

2、字校正功能的12位，125K采樣速率的逐次逼近模數(shù)轉換器。文章從研究ADC的基本原理展開，介紹了各種類型ADC的工作特點以及衡量ADC系統(tǒng)性能優(yōu)劣的一些參數(shù)。在分析了目前業(yè)界對SAR ADC電路的研究方向，并研究了一些已有電路結構的基礎上，本文對SAR ADC電路內(nèi)部重要模塊，主DAC的結構進行了優(yōu)化，提出了一種電阻電容混合的三段式主DAC結構，其中高5位和低4位采用電容陣列結構的電荷按比例縮放子DAC，中間3位采用電阻串結構的電壓按比

3、例縮放子DAC。與三段全電容結構相比，這種結構只引入了一個非單位電容值的縮放電容，減少了電容失配來源，且相對于兩段全電容結構又大大減小了芯片面積。結合這種DAC自身的結構，本文引入了對其高位電容失配進行校正的算法，并對校正電路的誤差采樣、量化、運算、存儲和校正等步驟的工作原理做了細致的分析。
　　本文基于0.18μm1P6M1.8V/3.3V工藝對SAR ADC系統(tǒng)的具體電路做了設計仿真。文中給出了系統(tǒng)內(nèi)部主要電路模塊的設計細節(jié)和

4、仿真結果。用預放大器加鎖存器的結構實現(xiàn)了高速高精度比較器的電路設計，采用失調(diào)消除技術消除比較器的電壓失調(diào)；模擬電壓緩沖器采用折疊套筒加推挽輸出兩級結構的放大器來實現(xiàn)，達到了高增益和驅(qū)動大電容負載的目的。
　　最后，對本次設計的SAR ADC電路進行了系統(tǒng)仿真。結果表明在125K采樣速率下系統(tǒng)能夠正常工作。系統(tǒng)的DNL小于0.3LSB。輸入信號頻率在9.2KHz情況下測得系統(tǒng)靜態(tài)工作電流為3.1mA，動態(tài)仿真結果顯示SNR=75dB