本文關(guān)鍵詞：一種12位低功耗SAR ADC的研究與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器(或簡(jiǎn)稱ADC),作為連接模擬電路和數(shù)字電路的橋梁,常被應(yīng)用于雷達(dá)、圖像傳感和手機(jī)觸摸屏等領(lǐng)域。在常見(jiàn)的ADC轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中,逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Successive Approximation Register ADC:SAR ADC)的原理相對(duì)簡(jiǎn)單,面積和功耗也較低,并且隨著工藝向小尺寸發(fā)展,SAR ADC的優(yōu)勢(shì)愈加明顯,對(duì)于SAR ADC的研究也變得更加火熱。為了滿足電力線載波通訊系統(tǒng)中對(duì)高精度和低功耗ADC的要求,本文研究和實(shí)現(xiàn)了一種精度為12位、轉(zhuǎn)換速率為4兆次每秒的逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器,另外提出一種適合電荷重分配型SAR ADC的開(kāi)關(guān)切換策略。設(shè)計(jì)的SAR ADC電路,為避免高頻時(shí)鐘的使用,采用異步控制邏輯,柵壓自舉開(kāi)關(guān)的使用有助于ADC線性度的提高,采用的動(dòng)態(tài)鎖存比較器能夠減小靜態(tài)功耗,片上還集成電壓參考和相關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。分析開(kāi)關(guān)切換策略時(shí),對(duì)非理想因素如電容失配等進(jìn)行分析和Matlab建模,利用多個(gè)參考電壓的形式,提出一種新的節(jié)省面積和開(kāi)關(guān)切換動(dòng)態(tài)能耗的策略。本文提出的開(kāi)關(guān)切換策略,與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)切換策略相比,開(kāi)關(guān)切換動(dòng)態(tài)能耗可以減小99.4%,面積能夠減少87.5%。另外,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的SAR ADC在SMIC0.18μm 1.8V 1P6M CMOS工藝下,通過(guò)版圖寄生提取和后仿真,結(jié)果表明,在輸入信號(hào)頻率為1.57MS/s下,ADC的信噪失真比為70.2dB,無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍為80.62dB,有效精度達(dá)到11.36位,ADC消耗0.9mW功耗,從而得到ADC的品質(zhì)因素為109 fJ/conversion-step。測(cè)試結(jié)果表明ADC能夠正常工作,滿足設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN792

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本文編號(hào)：1197313