一種高速高精度低功耗SARADC的研究與設(shè)計.pdf

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器是連接模擬世界和數(shù)字處理系統(tǒng)的橋梁，是電路系統(tǒng)中非常重要的模塊。SAR ADC（逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器）在中高速，中高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器市場前景很好，在醫(yī)療成像，工業(yè)控制以及消費電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
　　本文設(shè)計的SAR ADC由單一2.5V電源供電，轉(zhuǎn)換速率達(dá)1MSPS，轉(zhuǎn)換精度為16-Bit，整體功耗在100mW以內(nèi)。本文的主要工作是分析SAR ADC的工作原理，完成對部分電路模塊的設(shè)計和優(yōu)化。
　　DAC為ADC

2、提供比較電壓，是SAR ADC中的關(guān)鍵模塊，它的性能是限制ADC轉(zhuǎn)換精度的主要因素。本文采用分段式電荷重分配 DAC，為了提高轉(zhuǎn)換精度，DAC采用偽差分結(jié)構(gòu)和自校準(zhǔn)技術(shù)，其中一個低權(quán)位子DAC作為校準(zhǔn)DAC以獲取校準(zhǔn)碼。DAC以2.048V為參考電壓，能夠提供的最小電壓為31uV，能夠達(dá)到16-Bit精度，而且線性度良好，DNL(微分非線性)在±1LSB以內(nèi)。
　　DAC還承擔(dān)著采樣和保持的功能，本文采用了下極板采樣技術(shù)以減小溝道

3、電荷注入和時鐘饋通效應(yīng)對采樣精度的影響。采樣開關(guān)為柵壓自舉開關(guān)，減小了開關(guān)管導(dǎo)通電阻的非線性。
　　基準(zhǔn)源為DAC提供參考電壓，它的穩(wěn)定性也是限制ADC精度的重要因素。本文采用帶隙基準(zhǔn)電壓源，并利用三極管電流增益β的溫度特性對基準(zhǔn)進行溫度補償，得到溫度系數(shù)為5.7ppm/℃的1.23V基準(zhǔn)電壓。然而此電壓不能直接作為參考電壓，需要經(jīng)過緩沖器再作用于負(fù)載。緩沖器將負(fù)載電路與帶隙基準(zhǔn)進行隔離，提高了參考電壓的驅(qū)動能力。最終得到的參考電