低压、低功耗cmos模数转换器（adc）的设计技术研究

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1、低压、低功耗CMOS模数转换器(ADC)的设计技术研究摘要随着集成电路工艺的持续发展和器件特征尺寸的持续减小，未来的电子系统将是系统级芯片(SOC)的应用，即一个混合信号系统。需要将数字电路和模拟电路集成到一块硅片上，以降低成本、功耗、缩减体积和减少印刷电路板数据总线的辐射噪声。混合信号系统中的一个关键部分是模数转换-器(ADC)，作为模拟和数字电路的接口电路，模数转换器对整个系统的设计非常重要。本文研究了当今比较流行的流水线型(Pipeline)ADO，分析了ADC的主要性能参数，并对一些常用的结构进行分析比较。介绍了ADC中一

2、些重要的模块电路：采样保持电路、比较器和运算放大器。在此基础上详细地分析了流水线型ADC，从设计思想、基本原理开始，分析流水线型ADC的结构特点以及它的误差特性，并给出了设计中的参数确定等一些考虑。在以上的理论指导下，基于Smie0．13MixedSignal，3．3V的工艺，进行了电路设计。首先利用Simulink对整个系统进行仿真，以确保算法的正确性，然后进行单元块电路的设计。重点进行比较器和运算放大器的设计。设计目标是1．5bit每级结构的10bit高速、低功耗流水线型ADC。由于此结构对比较器的失调要求不是很严格，所以选择

3、动态比较器以降低功耗。仿真结果显示，动态比较器的静态功耗极低，运放的开环直流增益为86dB，增益带宽积为14．5MHz，功耗为6．7roW。关键词：模数转换器，比较器，运算放大器，采样保持，流水线ResearchontheDesignTechnologyofLow·-voltageLow-—powerAnalogtoDigitalConverterAbstractWiththedevelopingoftheIntegratedCircuittechnologyandtheminishingofthedevicesize，theel

4、ectronicsysteminfuturemustbetheapplicationoftheSystem—on—chip(soc)，whichisalsoamixedsignalsystem．Itneedsintegrateddigitalcircuitsandanalogcircuitstogetherinasinglechipwithaimstoreducethecost，powerdissipationandbulk．OnemainpartofthemixedsignalsystemistheAnalog—to-Digta

5、lConverter(ADC)，actingasinterfaceofanaloganddigitalcircuit，ADCisveryimportanttothewholesystemdesign．InthisthesisweresearchthepipelineADCwhichisverypopularnowadays．Firstly,weanalysisandintroducethecharacteristicsofADC，thencomparesomearchitecturesofdimerentADCtypes．Base

6、donaboveanalysis．wetaketheADCsystemintosub-modulesanddofurtherresearch．Thesesub—modulesare：sampleandholdcircuit，operationalamplifierandcomparator．Undertheguidanceofthetheorymationedabove，thewholecircuitdesignisbasedontheprocessofSmicO．13urnMixed—Signalwith3．3Vpower．At

7、first．behaviorlevelsimulationofthecircuitisdonebySimulink，thiscanensurethearchitecture"andalgorithmofthesystemisright，afterthatiscircuitdesign，weemphasizeintheoperationalamplifierandcomparatordesign．Thedesigngoalistoachievea10bithighspeedlowpowerADCwith1．5bitperstages

8、tructure．Becausetheoffsetofthecomparatorisnottakeanimportantpartinthisarchitecture，Wechoosethelowstaticpowerdissipationcompa