高性能CMOS流水线AD转换器设计

《高性能CMOS流水线AD转换器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要近半个世纪以来，集成电路经历了中小规模、大规模和超大规模发展阶段，目前正步入片上系统集成(SystemOnaChip)篚J阶段。而且在这期间数字信号处理和集成电路技术一直在迅猛发展，人们已经可以制造包含上百万晶体管、每秒钟处理近10亿次操作的处理器了。尽管许多类型的信号处理确实已经转移到了数字领域，但是在现代许多复杂高性能系统中模拟电路从根本上证明是必须的。所以现代集成电路广泛地采用了模拟电路做接口，并用数字电路进行处理，用以满足使用分立电路不可能实现的复杂性、速度、和精度。这样，集成在同一块硅片上的模数(～D)、数模(D／A)转换

2、电路也就应运而生了。其中A／D转换器在系统中至关重要。而流水线结构因其高分辨率、高精度以及在速度与功耗之间良好的折衷而倍受青睐。其电路复杂度随分辨率的增加只是线性(而不是指数)增加，具有高速、高精度、低功耗的特点，适用于各种场合，特别是数字通讯领域。本课题是作者自2004年10月至今参与项目设计的进一步研究，对高性能流水线A／D转换器设计技术的深入探讨。经过多次流片、测试结果分析，在导师和美国资深A／D转换器设计专家的指导下，实现低电压、低功耗10位分辨率的高速流水线A／D转换器设计。本课题对1．5付级流水线结构进行了优化改进，实现了40M

3、S／s10位流水线A／D转换器。设计工作包括：系统级的MATLAB行为模型仿真提供电路优化方案及实现；流水线A／D转换级电路设计与分析；实现关键电路功能模块的设计优化。改进后系统的转换级都采用相同的电路单元，但是逐级按比例缩小尺寸来优化系统功耗，这样使得设计在功耗和性能上取得良好的优化折衷。采用了台积电(TSMC)O．181maCMOS工艺套件进行设计，并在CadenceIC50环境下对其进行了模拟仿真，结果表明，可以很好的满足设计要求。晟后，基于LabVIEW7．1设计了一套实时测试流水线A／D转换器动态、静态参数的平台。该平台既可以通过

4、远程控制Agilent逻辑分析仪等实现实时的“一键测试"，也可以快速处理测试获得的原始数据，从而对设计进行有效的评估。关键词低压；低功耗；CMOS；流水线：A／D转换器：LabVIEW北京工业大学工学硕士学位论文AbstractOverthepast矗fI)，years，integratedcircuittechnologyhasgonethroughthreestages：smallandmiddlescale,largescaleandverylargeseale．Sofar,itissteppingintothephaseofSyst

5、emOnaChip．Alsoduringtheseyears，digitalsignalprocessinganditsintegrationtechnologyiscontinuouslyandrapidlydeveloping,Peoplenowhavethecapabilitytomanufacturetheprocessorcontainingmillionsoftransistors，whichcanperformaboutonebilliontimesofoperationinasecond．Althoughmanykindso

6、fsignalprocessinghaveindeedtransferredintodigital北：alm'inmoderntimes，analogcircuitsareprovedtobefundamentallyindispensableintremendouscomplexandhi【ghendsystems．Thus，analogintegratedcircuitsarewidespreadtosatisfytheincrediblecomplexity,speedandprecisionthatdiscretecomponent

7、circuitsfailtorealize．Justforthisreason,A／D，D／Aconvertercircuitsintegratedononesiliconwaferemergeasthetimesrequire．Especially,A／Dconverterisallextremelyimportantpartinmanysystems．AndpipelinedA／Dconverterisgreatlyfavoredforitstradingoffsbetweenresolution,precision，speedandp

8、owerconsumption．Itscircuitcomplexityincreaseslinearlyinsteadofexponentiallyintraditionalt