應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的低功耗流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究.pdf

1、在混合信號(hào)系統(tǒng)中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)是一個(gè)非常關(guān)鍵的部分。它是負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)的器件，有著非常廣闊的應(yīng)用范圍。流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Pipelined ADC)，由于其在低功耗高速高精度方面的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，在更加廣泛的領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。本文主要針對(duì)應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的高性能的流水線ADC進(jìn)行研究，并設(shè)計(jì)了一個(gè)低功耗10位10MHz流水線結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)基于SMIC 0.18μmCMOS工藝。 本文主要論述了以

2、下幾個(gè)方面： 第一，介紹了用Matlab建立的每級(jí)1.5位流水線ADC的系統(tǒng)模型。通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，把握系統(tǒng)的性能指標(biāo)。在系統(tǒng)模型中加入非理想因素，如熱噪聲、余數(shù)放大器的增益誤差、比較器失調(diào)誤差和各種非線性誤差。通過(guò)誤差對(duì)系統(tǒng)性能影響的分析來(lái)指導(dǎo)電路設(shè)計(jì)。 第二，本文著重強(qiáng)調(diào)了精度和功耗的要求，這主要體現(xiàn)在： 1)功耗方面：采用帶數(shù)字冗余校正的傳統(tǒng)每級(jí)1.5位流水線結(jié)構(gòu)，最大的降低比較器失調(diào)要求；采用電荷翻轉(zhuǎn)型(

3、flip-around)采樣保持(T/H)電路，最小化采樣保持級(jí)的噪聲和功耗；采用電容縮減因子，降低后級(jí)運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA)的要求，減小功耗；折衷考慮噪聲和功耗，最優(yōu)化采樣電容值和OTA的工作電流。 2)精度方面：采樣保持級(jí)采用自舉(boost-strapping)開(kāi)關(guān)和環(huán)內(nèi)開(kāi)關(guān)(in-loop switch)技術(shù)，大大提高了開(kāi)關(guān)的線性度，減小失真；在時(shí)序上進(jìn)行改進(jìn)以消除比較器的反饋(kick-back)噪聲等。 第