一種多量程高速A-D轉(zhuǎn)換器的設計.pdf

1、高速A/D轉(zhuǎn)換器廣泛地應用于圖像采集、多媒體、高性能控制系統(tǒng)和數(shù)字通信等電子設備中。隨著片上系統(tǒng)（SOC）的迅速發(fā)展，越來越多的數(shù)字電路、模擬電路和接口電路被集成到一個芯片上。A/D轉(zhuǎn)換器作為模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，其性能直接影響整個系統(tǒng)的工作性能。設計出與數(shù)字工藝兼容的且面積小、低功耗的高速A/D轉(zhuǎn)換器成為片上系統(tǒng)的設計重點。
　　本文通過對各種高速A/D轉(zhuǎn)換器進行比較，并根據(jù)應用系統(tǒng)的設計需求，設計出了一種基于二步式結(jié)構(gòu)的6-bit多量

2、程高速A/D轉(zhuǎn)換器。本論文主要有以下幾方面特點：采用模擬開關陣列和聯(lián)合式二步式結(jié)構(gòu)，使粗細量化在同樣的信道中處理，且兩信道參考電壓取自同一路多晶硅電阻分壓串，這種結(jié)構(gòu)增大了粗細量化的匹配，有效地降低了電路的面積和功耗；通過采用一種增益可調(diào)采樣保持電路，實現(xiàn)了多量程模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，并擴大了輸入共模范圍；通過高增益、高帶寬全差分運算放大器與采樣保持電容及互補開關的綜合設計調(diào)整，以及采用底極板采樣技術(shù)和多相非交疊時鐘控制等措施，有效地提高了此增

3、益可調(diào)采樣保持電路的速度和精度，使其在各量程下性能都能滿足系統(tǒng)要求；采用動態(tài)比較器來提高比較速度并降低功耗；采用一種可抵消失調(diào)電壓的前置放大器，降低了動態(tài)比較器的失調(diào)電壓的影響，提高了比較精度；通過將細量化范圍上下擴大1LSB量程，采用數(shù)字校正方法，校正粗細量化轉(zhuǎn)換時的失配誤差；設計了一種可消除一級“氣泡”的數(shù)字編碼電路，將溫度計碼準確地轉(zhuǎn)換為獨熱碼，防止誤碼的產(chǎn)生；系統(tǒng)正常工作需要多種時鐘控制，各時鐘相位和時序需嚴格要求以提高電路轉(zhuǎn)換

4、精度，本文設計的時鐘控制電路能產(chǎn)生滿足系統(tǒng)所需的各時鐘。
　　本文設計的A/D轉(zhuǎn)換器基于0.18μm CMOS工藝，采用3.3V單電源供電，電路可進行512mV、256mV和128 mV三種量程模數(shù)轉(zhuǎn)換，分辨率為6b its，采樣頻率為25MHz，轉(zhuǎn)換延遲為一個半采樣周期，轉(zhuǎn)換器面積僅為0.06mm2。在25MS/s采樣率下功耗僅為12mW。通過Cadence Spectre軟件仿真顯示，電路25MS/s采樣率下，各量程都能實現(xiàn)6