模數(shù)轉換器（ADC）作為模擬信號向數(shù)字信號轉換的媒介,是物理世界與數(shù)字世界的接口,它的性能逐漸成為模數(shù)混合系統(tǒng)性能的決定因素。隨著5G時代的臨近和自主化智能化設備的興起,整機內部模數(shù)混合芯片對ADC的速度精度和功耗提出了更高的要求。在高速高精度ADC領域,流水線型ADC一直占有主導地位,然而隨著工藝尺寸和電源電壓的下降,內部MDAC的設計難度越來越大,功耗效率難以提高。逐次逼近型ADC以其數(shù)字化程度高、功耗低、兼容性強的特點為模數(shù)轉換器設計提供了新的思路,模數(shù)轉換器不再局限于單一結構,產生了很多基于逐次逼近型ADC的混合結構。流水線逐次逼近型ADC作為混合結構的典型代表成為研究的熱點。本文以Pipelined SAR ADC這種混合型ADC架構,在40nm CMOS工藝下研究設計了一款14位100MSPS Pipelined SAR ADC。本文采用Top-down的設計理念,根據(jù)Pipelined SAR ADC結構和工作特點,結合matlab建模,分析了流水線級數(shù)和級精度對速度和功耗的影響,確定系統(tǒng)架構為6_（1）+9的分配方案,并對動態(tài)殘差放大器的特點和主要結... 

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景與意義
    1.2 Pipelined SAR ADC的國內外研究歷史與發(fā)展趨勢
    1.3 本文的主要工作與創(chuàng)新
    1.4 本論文的結構安排
第二章 ADC基本理論與結構
    2.1 基本原理
    2.2 性能參數(shù)
        2.2.1 靜態(tài)參數(shù)
        2.2.2 動態(tài)參數(shù)
    2.3 ADC的基本結構
        2.3.1 快閃型ADC
        2.3.2 時間交織型ADC
        2.3.3 流水線型ADC
        2.3.4 逐次逼近型ADC
    2.4 本章小結
第三章 14位100MSPS PIPELINED SAR ADC系統(tǒng)架構設計
    3.1 Pipelined SAR ADC結構及工作原理
    3.2 Pipelined SAR ADC的系統(tǒng)設計及分析
        3.2.1 級數(shù)和級精度分析與設計
        3.2.2 Pipelined SAR ADC非理想因素分析
        3.2.3 冗余技術
        3.2.4 動態(tài)殘差放大器
    3.3 14位100MSPS Pipelined SAR ADC架構設計
        3.3.1 系統(tǒng)結構
        3.3.2 異步時序
        3.3.3 校正
    3.4 本章小結
第四章 14位100MSPS PIPELINED SAR ADC關鍵模塊設計與仿真
    4.1 DAC陣列設計
        4.1.1 電容權重設計
        4.1.2 電容大小設計
        4.1.3 DAC切換方式
    4.2 采樣電路設計
        4.2.1 采樣時間
        4.2.2 柵壓自舉開關設計
        4.2.3 仿真結果
    4.3 比較器設計
        4.3.1 噪聲失調模型
        4.3.2 比較器結構設計
        4.3.3 失調自校正
        4.3.4 仿真結果
    4.4 SAR邏輯設計
        4.4.1 DAC開關控制邏輯電路
        4.4.2 移位與數(shù)據(jù)寄存邏輯
    4.5 穩(wěn)定的動態(tài)殘差放大器設計
        4.5.1 電路結構與原理
        4.5.2 非理想因素分析與電路設計
        4.5.3 PVT補償
    4.6 本章小結
第五章 系統(tǒng)仿真與版圖實現(xiàn)
    5.1 系統(tǒng)前仿
        5.1.1 單級ADC性能
        5.1.2 系統(tǒng)性能
    5.2 版圖設計及后仿
        5.2.1 版圖布局
        5.2.2 電容陣列
        5.2.3 版圖設計
        5.2.4 后仿整體性能
    5.3 本章小結
第六章 全文總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果


【參考文獻】：
博士論文
[1]Pipelined SAR模數(shù)轉換關鍵技術研究[D]. 羅建.電子科技大學 2019
[2]基于非二進制量化算法的逐次逼近模數(shù)轉換器的設計[D]. 杜翎.電子科技大學 2016

碩士論文
[1]分辨率可配置型高速SAR ADC的研究與設計[D]. 王偉.電子科技大學 2016



本文編號：3696369