10位100ksps低功耗逐次逼近ad转换器设计

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1、摘要随着微电子技术的迅速发展，尤其是数字计算和信号处理技术的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的情况口益普遍。所以模拟信号数字化是信息技术的发展趋势，而模数转换器在其中扮演着重要的角色。逐次逼近式模数转换器(SARADC)，是一种适用于中高分辨率、低速应用的模数转换器。其主要优势是低功耗、小尺寸。这些特点使其具有很宽的应用范围，例如便携／电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据／信号采集器等。本论文设计的逐次逼近式ADC以便携式电子产品的触摸屏控制器为应用背景。论文从低功耗、小尺寸、高线性度的设计方向出发，基于UMC65nmCMOS工艺

2、，设计完成了一个分辨率为10位，采样速率为100KSps的逐次逼近式ADC。ADC采用全差分结构，电路主要模块包括采样／保持电路、DAC电容阵列、比较器、逐次逼近逻辑等模块。本文首次提出采样电容与DAC电容复用技术来减小电路尺寸，以达到使该ADC更适合SOC嵌入的目的；提出通过优化包括DAC、比较器、逐次逼近逻辑等模块的电路来降低功耗；通过采用创新性的电荷再分配式DAC结构来提高ADC的线性度。该设计仿真的结果表明，该ADC在采样率100KSps，电源电压1．2V的正常工作条件下，平均功耗仅为11．45uW，品质因数FOM为127．2f

3、J／Conv，这甚至达到了甚低功耗的水平；ADC的DNL小于0．3LSB，INL小于0．4LSB，表明ADC有着良好的线性度。关键词：逐次逼近A／D转换器，低功耗，小尺寸，线性度，电荷再分配式DACAbstractWithhi曲一speeddevelopmentofmicroelectronictechnology,especiallytheincreasinguseofdigitalcomputingandsignalprocessingtechnologyinapplications，itisbecomingcommontodeal

4、withanalogsignalwithdigitalcircuit．Sodigitalizinganalogsignalisthetrendofinformationtechnology,inwhichAnalogtoDigitalconverterplaysallimportantrole．Successiveapproximation(SAR)A／Dconvertersarefrequentlythearchitectureofchoiceformediumtohighresolutionandlowspeedapplicatio

5、ns，andtheyhavetwoattractivecharacters：lowpowerdispassion，smallsize．ThesecharactersmakeSARADChaveawidevarietyofapplications，suchasportable／battery-poweredinstrument，pendigitizers，industrialcontrolsanddata／signalacquisition．TheSARADCdesignedinthispaperistobeusedinaTeachScr

6、eenControllerforportableinstrument．Inthispaper，theADCisdesignedtobeoflowpowerdissipation，smallsizeandhighlinearity．BasedonUMC65nmCMOSprocess，IdesignedaSARADCwithresolutionof10bitsandsamplingrateof100KSps．ItisafullydifferentialADC，andthemaincircuitconsistsoftrack／holdcirc

7、uit，DACcapacitorarray,comparatorandsuccessiveapproximationregisters．Iminimizedthecircuitsizethroughthemethodofcapacitorsharingbetweentrack／holdcircuitandDACcapacitorarray,SOthattheADCwillbeverysuitableforSOC；minimizedthepowerdispassionthroughfinetunecircuitincludingDAC，c

8、omparatorandsuccessiveapproximationregisters；andalsoimprovedthelinearitybyusingaDACwithnewstructure．The