模数转换ip核设计及其系统集成

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1、上海大学硕士学位论文模数转换IP核设计及其系统集成姓名：经文怡申请学位级别：硕士专业：电工理论与新技术指导教师：胡越黎20080101上海大学硕士学位论文摘要SoC(片上系统芯片)技术是当今超大规模集成电路的发展趋势，为集成电路产业提供了前所未有的广阔市场和难得的发展机遇。SoC设计的最大特征是口的复用和集成。随着SoC技术的不断发展，由于系统中模数转换模块的重要性，可重用的模数转换D的需求也变得越来越迫切。本文设计了一款适用于工业自动控制类芯片的模数转化器m核，并将其集成到拥有自主知识产权的基于8051架构的SHU．MV06微控制器芯片中，以达到降低成本、减小系统体积

2、、提高工作性能的目的。本文主要的研究内容与创新点如下：1)完成lO位ADCIP核的电路与版图设计。选择逐次逼近式ADC作为系统结构，针对功耗问题设置了使能端，对ADC核心部分的DAC采用MSB电荷按比例缩放和LSB电压按比例缩放的组合结构，比较器采用三级耦合放大器结构，并对逐次逼近寄存器等数字控制逻辑进行详细阐述。采用Chartered0．35umSalicide2P4MCMOS混合信号工艺，利用Virtuoso工具完成ADC版图设计，使用Calibre完成DRC和LVS物理验证，并为该硬核建立系统集成所需的功能模型、时序模型及物理模型。2)将该ADCIP核嵌入到拥有自

3、主知识产权的基于8051架构的SHU．MV06微控制器芯片中，使ADC转换速度可调节，具备软件触发、硬件触发和PWM．ADC联动三种工作方式，其中PWM．ADC联动模式是本设计的一大创新，主要用于对模拟量进行实时监测，以硬件形式简化实际应用中软件的工作量，提高MCU的工作效率。3)针对传统混合信号验证方法面临的挑战，使用NanoSim—VCS混合信号验证平台，对SHU．MV06进行全芯片级混合信号验证，使数模接口模块得到充分验证。本文设计的ADC核己参加ICCMPW流片，其样片经测试证明ADC工作正常，功能正确，但具体的静态特性参数仍有待测试。基于该ADC的SHU．MV

4、06芯片设计也己近尾声，将与2008年2月参加MPW流片。本文提出的NanoSim．VCS混合信号验证流程简单易用，可无缝嵌入到已有的设计流程中，经实践证明对于大规模混合信号SoC验证具有很高的仿真效率。关键词：逐次逼近模数转换器，口设计与集成，混合信号验证V上海大学硕士学位论文ABSTRACTSoCtechnologyisanewtrendforVLSIdesign．ItprovidesunprecedentedmarketprospectsanddevelopmentopportunitiesforICindustry．Themaincharacteristicof

5、SoCdesignis1Preuseandintegration．WithincessantdevelopmentofSoCtechnology,thedemandofAnalog·-to··DigitalConverterIPcoreisbecomingmoreandmoreexigentduetotheimportanceofADCmodule．AnADChardIPmacroforindustrialautomaticcontrolasicisrepresentedinthisthesis．andtheIPcoreisintegratedintoan805lbas

6、edSHU—MV06MCUwhichholdsindependentintellectualproperty．TheintegrationofADCreducestheCOstandsizeofthewholesystem．Thekeytasksandinnovationsofthisdissertationarepresentedasfollows：1’lAnADChardIPcoreisachievedandthetransistorlevelcircuitdesignflowof4．channel10．bitSuccessiveApproximationADCwh

7、ichincludesthreeimportantsubmodules：10一bitDAC．comparatorandSARisprovidedinChapter3．BasedonChartered0．35urnSalicide2P4MCMOSmixedsignalprocess，physicallayoutdesignandverificationisaccomplishedusingVirtuosoandCalibre．Functionmodel，timingmodelandphysicalmodelsareestablishedfo