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文檔簡介
1、逐次逼近型ADC,簡稱SAR(Successive-Approximation-Register)ADC,是一種具有中等轉換精度(8bit-16bit),中等采樣速度(轉換速率一般情況下低于5MS/s)的結構,然而在CMOS制造工藝下,卻能夠保證較低功耗和較小的芯片面積。同高精度的∑-△型,或是高速的FLASH型相比較而言,SAR在速度、精度、功耗和價格各方面具有著綜合優(yōu)勢,因此其具有更廣泛的應用范圍。
近些年來,極低電壓電路
2、設計以其極低的功耗而吸引了大量的注意力,并將廣泛運用于無線傳感器網絡。SAR-ADC可以達到速度和精度的合理折衷,其成為適合應用在對速度要求不高卻需要滿足低功耗要求,和高精度信號處理應用的最佳方案。
因此本次課題為“10-bit高精度低功耗SAR ADC設計研究”,主要研究如何通過改進提高轉換精度,減小電容失配,增加SAR的有效位數,并不斷降低功耗,減小芯片面積。
本文設計完成了一個10bit電荷定標型SAR-ADC
3、,并主要完成了對其系統(tǒng)核心部分開關電容DAC部分的精度和功耗優(yōu)化。電荷定標型DAC是利用二進制加權電容陣列來實現電荷的再分配,從而完成數字信號到模擬信號的轉換。這種結構可以應用在只有一個參考電壓的情況下,對有極性的輸入電壓進行轉換。但隨著SAR分辨率增大,位數增多,電容值和電容數量呈現指數增加,不僅降低了轉換速度,而且占用了較大的芯片面積,同時電容的失配誤差會引入非線性誤差,影響精度。因此,本文采用改進型電容陣列結構,即分段式電容陣列結
4、構。在分段式結構中,將電容陣列分為高位和低位兩個部分,使得電容數量不再呈現指數倍增長,從而大大減少了電容的數量,減小了版圖面積,同時由于放大器的高增益和負反饋特性,輸入節(jié)點相當于虛地,因此可以消除電容陣列的非線性,并通過由單元電容并聯的方式來得到其他所需的電容值,可以有效的減少由電容失配引起的誤差。
同時,對于混合信號集成電路的SOC設計來說,在版圖布局方面,采取了一系列的優(yōu)化方法,如采用共質心對稱布局、模擬數字相互隔離、添加
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