基于0.18um工艺的pipeline-sar adc的设计

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1、分类号：ＴＮ４３２单位代码：１化扮＊１研究生学号：２０１３５１２０５７密级；公开々戀巧林大学硕古学位伦文樂术樂化（）－基于０．１８ｕｍ工芝的ＰｉｐｅｌｉｎｅＳＡＲＡＤＣ的设计ｎｏｅ－ＴｈｅＤｅｓｉｇｆＰｉｐｌｉｎｅＳＡＲＡＤＣＢａｓｅｄｏｎ０．１８ｕｍＰｒｏ说ＳＳ作者姓名：王耕掠专业：微电子学与固体电子学研究方向；模拟集成电路指导教师：杜国同教授培养单位；电子科学与工程学院２０１６年６月未经本论文作者的书面授极，依法收存和保管本论文书面版本

2、、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。。否则，应承担侵权的法律责任吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论

3、文作者签名：王利私日期：Ｗｋ年ｂ月ｂ日—————————————————————基于0.18um工艺的Pipeline-SARADC的设计—————————————————————TheDesignofPipeline-SARADCBasedon0.18umProcess作者姓名：王耕耘专业名称：微电子学与固体电子学指导教师：杜国同教授学位类别：理学硕士答辩日期：2016年05月31日摘要摘要基于0.18um工艺的Pipeline-SARADC的设计今天人们的生活离不开各种各样的电子设备，如智能手机、平板电脑和个人计算机

4、等等。新兴的各种电子设备在物联网飞速发展的今天也层出不穷，比如智能手环和智能飞行器等。现代电子设备中必不可少的是形形色色的集成电路，集成电路将各种功能元件集成到一片硅衬底上，在很小的面积上实现系统级的功能。由于电子设备的集成度越来越高，所以在很多电子系统的应用中，集成电路的功耗成为电子系统功耗的主要来源。而集成电路工艺的技术正如摩尔定律预言的那样，特征尺寸不断降低，单位面积上的晶体管数成倍增加。集成电路特征尺寸的下降使得人们进一步提高集成电路的集成度并且通过改善电路架构来进一步降低系统的功耗。然而，现实世界是以模拟信号存在的，模拟

5、信号相对数字信号而言有几个特殊的性质，比如信号频谱趋于无穷、信号变化不规则等等。为了能够将数字处理技术稳定性高和处理能力强的特点应用到模拟域中，模数转换器作为一个桥梁出现了。现代模数转换器包含多种架构，比如Sigma-DeltaADC、PipelineADC、SARADC和FlashADC等等。但是，由于模数转换器基本原理的限制，每种模数转换器都只能在特定应用领域发挥作用。其中，流水线型模数转换器由于很好地折衷了模数转换器的功耗、转换速度和转换精度三方面的性能指标，成为了中高速、高精度模数转换器的主流结构。本论文首先介绍了流水线模

6、数转换器的基本原理，建立了一个2.5bit/Stage的14bitPipelineADC系统模型，对这个系统模型进行仿真分析同时对流水线模数转换器的各分电路进行功耗分析。然后，论文介绍了基于比较器和电流源的MDAC设计，同时以一个1.5bit/Stage采用比较器和双电流源架构的MDAC为例介绍了这种MDAC的设计要求和方法，并给出瞬态仿真结果。接着，介绍了14bitPipelineSAR模数转换器的组成部分和电路功能，从三部分展开介绍，一是异步时钟逐次逼近型模数转换器的设计，另一个是采样保持电路的设计，最后是第一级MDAC的设计

7、电路。最后，论文介绍了针对PipelineSAR模数转换器各部分电路的仿真结果，包含异步时钟SARADC的仿真结果和14bitI摘要Pipeline-SARADC的FFT结果。综上，本论文从两个角度出发探索PipelineADC的发展，一个是用比较器和电流源组合替代运算放大器的思路，另一个是采用高增益MDAC和异步时钟逐次逼近型模数转换器（SARADC）结合的方法。本论文设计了一款Pipeline-SAR模数转换器，在输入信号频率为1.22MHz的条件下,采样保持器的有效位数（ENOB）为14.8bit,模数转换器整体的仿真结果信

8、噪比（SNDR）为73.2dB，有效位数为11.9bit。关键词：流水线模数转换器、增益增强型运算放大器、增益自举开关、异步时钟、逐次逼近型模数转换器。IIAbstractAbstractTheDesignofPipeline-SARADCBase