嵌入式流水线型模数转换器的研究 A/D转换器是自然界中物理信号进行数字化处理的入口部件,它的性能优劣直接影响和制约整个系统的品质;因此,设计一个合乎要求的A/D转换器,对于系统整体性能的实现起到至关重要的保障。A/D转换器结构设计方案有多种,其中,流水线型A/D转换器中每级结构可由开关电容电路实现,结构简单,非常适于CMOS集成工艺制作,已经成为CMOS工艺高性能A/D转换器实现的常用方案;随着集成制作技术的发展,如何实现高性能流水线型A/D转换器是近年来的一项重要课题。 本论文在基于详细分析了流水线型A/D转换器设计中常用的1.5位/级结构的基础上,重点研究了开关—电容结构的采样/保持电路设计以及数字校正电路设计,设计了一个10位/20MSPS流水线型A/D转换器。论文工作的研究成果和创新点如下: 1、采用数字校正电路防止由于比较器失调对模数转换器分辨率的限制,数字校正电路使转换器对比较器失调误差的容忍能力更高。在没有数字校正电路时,比较器失调不能超过模数转换器的1LSB,通过数字校正电路,可以使用更加简单的比较器,从而可以减小功耗,节约芯片面积,同时可以实现更高分辨率的模数转换器。本论文设计的数字校正电路是利用一个简单的移位寄存器和逻辑门电路来实现,使电路结构更加简单。 2、在本论文的设计中,输入的原始信号和SUB-DAC电路输出模拟量分别做两倍运算后再进行减法运算,最后得到余差输出信号,这样使电路更加简化。 3、采用CHARTERED 0.35μm、四层金属、双多晶硅CMOS工艺参数和设计规则对一个10位/20MSPS流水线型结构A/D转换器进行了深入的系统结构研究、单元电路研究和芯片版图设计,电源电压5V,功耗253mW。并对一个8位/20MSPS流水线型结构A/D转换器进行了MPW流片,芯片面积约为1.8×1.7mm~2:论文还对流片后的芯片及部分单元进行了流片测试分析。