10位80mhz流水线结构模数转换器关键单元设计

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1、摘要摘要本文研究了一个10一bit、3．3V、80MHz采样频率、流水线结构的CMOS模数转换器，详细讨论了其采样保持电路等核心单元的设计。该A／D转换器采用sMIc0．35um双多晶4层金属的CMOS数模混合工艺流片实现。综合考虑了速度、功耗和动态特性的要求，设计了每级3．5位的三级流水线结构，并使用了数字校正电路对级间误差进行校正。在电路设计中，采用了共源共栅运算放大器保证开关电路处理信号的速度和精度。流水线ADC的模块有采样保持电路、乘法数模转换器、子ADC、数字校正电路、时钟产生电路和时问对齐电路。在Cadence环境下使用HSPIcE仿真器对所设计的A／D转换器进行了模拟仿真。在

2、Nyquist采样频率正弦信号输入时，模数转换器的SFD[{为70．6dB。芯片面积为4．5*2．4ram2，共28个管脚，采用SOP封装形式。该芯片可以广泛用于视频处理、数据处理等电子技术领域。关键词：模数转换，流水线，采样保持，数字校正AbstractIt’sintroducedinthispapera80MHz，10bit，3．3vpipelinearchitectureCMOSA／Dconverter．ImportantblockssuchastheSampleandHoldCircuitareanalyzedindetail．ThechipisdesignedusingSMICO

3、．35um2P4Mmixed-signalCMOSprocess．Consideringthespeed，powerdissipationanddynamicspecification，the3-stage，3．5bit／stagestructureisintroduced．Adigitalcalibrationcircuiteliminateserrorsbetweenstages．CascadeOpAmpsprovidetheSwitchCircuithighspeedandgoodprecision．ThewholecircuitconsistsofSampleandHoldCirc

4、uit，theMultiplicativeA／DConverter，theSub—ADC，theDigitalCalibrationCircuit，theClockGeneratorandtheTimeSynchronizer．TheADCcircuithavebeenSimulatedwithHSPICESimulatorintheCadencedesignenvironment．SFDRis70．6dBwhenNyquistsampleingsinusoidinputsignal．Thechip’Stotaldiesizeis4．5+2．4mm2andhas28pinsinSOPpac

5、kage．Thischipappliestovideomanagementanddigitaloperation．Keywords：a／dconversion，pipeline，sample—and—hold，digitalcalibration独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，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T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刁i谢意。签名：ll丛日期：。斗年。

6、月工日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：虐瓠导师签名坐纽丝日期：6矽年雩月匕日第一章引言1．1ADO的研究动态及其发展趋势近十几年来，随着计算机和微电子技术的高速发展，数字信号处理(DSP)技术已经广泛地应用于军事、民用领域的各个方面。目前，在信号传输和信号处理领域，大都采用数字系统进行信号处理

7、。但是，对来自于自然界的信号，如语音信号、传感器信号等大多是模拟量，而且处理后的数字信号往往还要再转换为模拟信号，以实现系统对外界的控制。因此在模拟世界和数字处理系统之间，必然要存在转换接口。当前先进的电子设备系统中，它的前端和后端处理都分别应用到A／D(Analog—to—DigjLal)和D／A(Digita卜to—Analog)转换器。模数转换器(ADC)就是将模拟信号转换为数字信号的接口电路，它的功能是把外界的模