基于cmos工艺的流水线a%2fd转换器的实现

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1、Y689223浙江大学硕士学位论文摘要随着集成电路工艺与技术的飞速发展，集成电路已经进入系统级芯片(SOC)阶段。高速、低功耗A/D转换器被广泛地用作模拟IP，特别是在通信和视频处理应用SOC中。本文在。.18pm3.3V/1.8VCMOS数模混合工艺下设计了一个采样精度为10比特，工作频率为40MHz的低功耗流水线A/I〕转换器芯片。本文采用了流水线结构以兼顾高速和低功耗要求。整个A/D转换器由9级组成，每级15比特，这样的结构级选择很好地平衡了速度与功耗之间的矛盾。另外在设计中还采用了静态功耗很小的动态比较器，其较大的失调误差可以通过数字校正

2、电路得以纠正。运放的设计是流水线AID转换器设计的关键，本文首先从系统分析入手，根据A/1)性能指标要求得到了运放的增益和带宽约束。为同时实现高增益、大摆幅及高带宽，运放的设计在传统的拓扑结构上作了改进。经仿真验证，该设计在40MHz的工作频率下，输入信号频率为500kHz时的信噪比能达到55.8dB，符合设计要求。【关键词】流水线A/D转换器、开关电容、数字校正、乘法数模转换器浙江大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofsemiconductortechnology,integratedcircuits

3、hassteppedintoaneweraofSOC.High-speed,low-powerA/Dconvertersarewidelyusedasanalog1P,especiallyinSOCsforcommunicationandvideoprocessing.Inthispaper,weproposeda1OBit40MHzlow-powerpipelinedA/Dconverterbasedon0.18pm3.3VCMOSmixed-modeprocess.Consideringthetradeoffbetweenhigh-speed

4、andlow-power,pipelinedarchitecturewasadopted.ThewholeADCwascomprisedof9stage,1.5BitperstageWealsoadopteddynamiccomparatortomostlyeliminatestaticpower.Althoughsuchacomparatorusuallyhasalargeofset,itseffectonADCcanbeeliminatedbydigital-error-correction.Thedesignofoperationalamp

5、lifieristhekeytoimplementthepipelinedADC.Staredfromsystem-levelanalysis,wededucedtheconstraintsofgainandbandwidthfromADC'sspecification.Someimprovementshasbeenmadeinthedesignofoperationalamplifiertobeterbalancetheneedsofhigh-gain,largeswingandhighbandwidth.Accordingtosimulati

6、onresults,ourdesigncanachieveSNRof55.8dBwhenoperatingat40MHzwithaninputfrequencyof500kHz.Suchresultsmeetourrequirements.[Keywords]pipelineA/Dconverter,switchcapacitor,digitalerrorcorrection,MultiplyingD-AConverter浙江大学硕士学位论文第一章绪论1.1AJD转换器的现状和发展趋势近来，由于集成电路工艺和技术的发展，集成电路已经发展到系统级芯

7、片(SOC)的阶段，这就极大地促进了计算机和通信技术的发展[m。从许多应用上说，复杂的数字集成电路的出现已经不断地取代了模拟电路，数字电路所具有的设计上的灵活性和制造工艺上良好的抗干扰性相比模拟电路占据了压倒性的优势，然而，对于数字系统与固有的模拟世界的有效的接口来说，模拟信号的调节和数据转换电路是必不可少的。但是，模拟集成电路的作用较以前已经发生了变化，通常，大多数复杂的系统是以数字信号处理和计算电路为核心，该核心电路与外部的模拟环境由一层模拟接口电路来进行缓冲隔离121。如图1.1所示，一个典型的信号处理系统是由一个A/D转换器和一个数字信号

8、处理器CDSP)组成，可以说，A/D转换器的性能已成为制约整个系统性能的瓶颈。目前，高速、高精度和低功耗的ADC的设计已经成为模拟电路设