高精度中频采样流水线模数转换器关键技术研究

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1、高精度中频采样流水线模数转换器关键技术研究作者姓名甘萍导师姓名、职称朱樟明教授一级学科电子科学与技术二级学科微电子学与固体电子学申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1211122722分类TN82号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文高精度中频采样流水线模数转换器关键技术研究作者姓名：甘萍一级学科：电子科学与技术二级学科：微电子学与固体电子学学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：朱樟明教授提交日期：2014年11月KeyTechniquesforHigh-ResolutionIntermedi

2、ateFrequencySamplingPipelineAnalog-to-DigitalConvertersAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyByGanpingSupervisor:Prof.ZhuzhangmingNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声

3、明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大

4、学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要模数转换器（ADC）的速率和精度表征了实际应用中控制系统的性能。在给定面积和功耗的情况下，流水线ADC是同时实现高速和高精度最佳选择。特别是现在许多中频采样超外差式通信系统中需要ADC对频率高达300MHz的输入信号进行采样，以减小发射机复杂性和降低

5、整个系统成本。流水线ADC广泛应用于上述无线通信系统，它可以实现12-16位精度，70~80dBSNR，85-95dBSFDR，100-300MS/s，而功耗小于1W。因此高精度中频采样流水线ADC关键技术的研究显得尤为重要。论文在分析实际开关电容流水线ADC误差源的基础上，对高精度中频采样流水线ADC关键技术进行研究，并提出了以一种适用于中频采样流水线ADC的设计方法和设计实例。论文首先介绍了中频采样理论、流水线ADC的基本原理和误差来源，然后阐述了消除或减小这些误差的方法或关键技术，最后，对14位250MS/s中频采样流水线ADC进

6、行设计实现。运算放大器是流水线ADC的关键电路，论文详细介绍了一种短沟道CMOS放大器设计方法。同时，流水线ADC中各模块之间的连线复杂且寄生参数对系统性能影响很大，特别是当输入信号频率较高时。因此，中频带通采样系统中的流水线ADC的版图设计十分重要。论文提出了一种解决流水线ADC中采样电容和互连线的寄生问题和对称性问题的版图设计方法。论文采用SMIC0.18µm1P6M1.8V标准CMOS工艺实现了14位250MS/s流2水线ADC，包括ESD焊盘，芯片总面积为3.55×3.25mm，其中有源区面积约为22.5mm。仿真结果表明当采样

7、频率为250MHz时，输入频率为11.04MHz，摆幅为1.5V的正弦信号时，得到SNDR为80.12dB，SFDR为98.41dB，有效位数为13.01位。当采样频率提高到170.71MHz时，SNDR为79.41dB，SFDR为97.95dB，有效位数为12.89位。输入频率为523.25MHz时，SNDR为79.09dB，SFDR为95.47dB，有效位数为12.84位。设计的流水线ADC满足中频带通采样系统要求。关键词：流水线模数转换器，中频采样，开关电容，增益数模单元，比较器论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论

8、文IIABSTRACTABSTRACTThespeedandresolutionofanAnalog-to-DigitalConverter(ADC)characterizetheperformanceof