高速无源传递两步式SAR ADC的研究与设计

发布时间：2023-12-23 20:32

　　高速模数转换器(ADC)被广泛应用于通信、测量等领域,在传统通信系统中,快闪型ADC和流水线式ADC往往作为高速转换器的首选方案。在先进CMOS工艺下,模拟电路设计的主要挑战是如何实现高线性、高速度和高动态范围,以及降低电源电压和功耗。基于电路数字化的特征,逐次逼近寄存器型(SAR)ADC成为一种极具竞争力的产品,在高速模数转换领域展现出了优越性。得益于工艺进步,单通道SAR ADC可以实现GHz水平的采样率。而将SAR ADC作为子通道的时间交织ADC可以到达几十GHz采样率,成为超高速转换领域的优选方案。提高单通道SAR ADC的采样率、面积效率以及能效比,不仅可以提高整个时间交织系统的性能,而且可以通过减少通道数量从而减少校准工作量以及系统成本。本文对SAR ADC以及两步式ADC的结构做了具体研究,传统SAR ADC受限于单级结构特点,提高采样率已遇到瓶颈。本文设计了两款高速低功耗两步式SAR ADC,运用无源传递残差电压技术,缩短级间电压传递时间。在第一款10位1GS/s SAR ADC中,应用电荷分压技术为第二级DAC提供参考电压,很大程度上减小了第二级电容并提高整体速度。...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 高速ADC研究现状
    1.3 主要工作和结构安排
第二章 模数转换器概述
    2.1 模数转换器结构
        2.1.1 快闪型ADC
        2.1.2 折叠内插型ADC
        2.1.3 两步式ADC
        2.1.4 流水线型ADC
        2.1.5 ∑-Δ型 ADC
        2.1.6 逐次逼近寄存器型ADC
        2.1.7 时间交织技ADC
    2.2 ADC主要性能指标
    2.3 高速SAR ADC关键技术
        2.3.1 采样开关
        2.3.2 电容阵列
        2.3.3 比较器
        2.3.4 数字逻辑
        2.3.5 改进结构
    2.4 本章小结
第三章 一款10 位高速无源传递两步式SAR ADC的设计实现
    3.1 基于无源传递技术的SAR ADC的基本架构
    3.2 工作时序及关键模块设计
        3.2.1 工作时序
        3.2.2 采样开关
        3.2.3 电容阵列
        3.2.4 参考源电压生成电路
        3.2.5 比较器
        3.2.6 SAR逻辑
    3.3 电路仿真结果分析
    3.4 本章小结
第四章 一款基于四输入比较器的无源传递两步式SAR ADC的设计与实现
    4.1 基于四输入比较器的无源传递两步式SAR ADC的基本架构
    4.2 关键技术设计
        4.2.1 四输入比较器
        4.2.2 增益校准模块
    4.3 各模块版图设计及整体布局
        4.3.1 电容阵列
        4.3.2 比较器
        4.3.3 整体版图
    4.4 仿真结果分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3874267