文档介绍：摘要随着高清视频,以太网领域等高速信号处理应用的迅速发展,采样保持电路的作用越来越重要,系统对高速高性能的采样保持电路痟騍的需求日益强烈。而随着工艺水平的提高,由于电源电压和芄档莱度的减小,为采样保持电路的设计不断提出复杂的课题。传统的采样保持电路每个时钟周期需复位一次,因此在高速采样系统中对运算放大器的增益,带宽及摆率的要求较高,导致运算放大器的面积和功耗很大,甚至占整个芯片功率消耗的主要部分。本文在参考国内外现有设计的基础上,结合实际情况,改进了运算放大器非理想因素对全差分采样保持电路性能的影响。该方案的主要改进为:在系统采样输入信号期间,将的输出保持为上一周期的输出而不是复位。对改进方案系统及电路模块建立了等效电路模型,根据等效模型推导出开关电容系统传输函数,噪声传输函数。并用对电路模型进行了仿真。分析了开关对的影响,运算放大器的增益对输出误差的影响,以及运算放大器的带宽和摆率对建立时间和建立精度的影响。采用开关电容共模反馈电路来稳定全差分运算放大器的输出共模电平,在系统的关键信号通路应用电压自举模拟开关代替传统开关,降低的非线性。本课题完成了及各个电路模块的设计。详细介绍了模拟集成电路的版图设计的相关技术,并利用上华工艺设计了的版图。文章给出了及各个电路模块的验证测试方法。应用瓿仿真,在采样率为那榭鱿拢涑鲂藕牌灯资д娲锏剑7抡娼峁理论计算结果基本一致。最后对设计工作进行了总结。关键词运算放大器;开关电容;自举开关;共模反馈
,..,.瑆.’猧瓼,,.瓵,
北京工业大学工学硕士学位论文—:籹籦;
躲型遮一隰毕签名:—垂卑‘导师签名:关于论文使用授权的说明独创性声明分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人声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,也不包含为获得北京工业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。本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
弋岢%输入模拟十痩產P第滦髀籎,,采样保持电路设计概述换器工作中的大多数动态误差【浚绕涫鞘淙胄藕胖械母咂挡糠衷斐傻奈蟛睢目前,高质量的视频信号处理、高性能数字化通讯以及医学成像等方面的应用,需要采样率达到/⒕ǘ仍灰陨系腁/转换器。采样保持电路是流水线疍转换器中的关键模块,它的使用可有效减少疍转另一方面,由于整个转换器的动态范围由前端的采样/保持疕缏匪薅ǎ虼耍琒/缏返男阅苁侵凉刂匾5模渚ǘ群偷缪棺;宦怯跋霢/;黄餍阅艿淖钪饕R蛩亍T谛矶嘤τ贸『现校绫阈式视频设备阈缴阆窕、个人通讯设备尴蘧钟蛲辗⑵等,保持高采样率及低功耗是一个重要的设计要求。而疕电路消耗了整个疍转换器总功耗中相当大的一部分,因此,它的设计的好坏决定了整个系统设计的好坏【俊如图是一个典型的转换器的结构图【浚胁裳3值缏纺块,,及运算放大器组成,在关键通路上的疕级对电路的性能起决定性的作用。\、图遣裳3值缏纺?榈慕峁乖硗肌T诳9氐纪ㄊ保琒/氖涑龈随输入变化,当开关关断时,疕级的输出保持不变。,//图魉逜;黄鹘峁雇,数字校准算法号\\—。。
采样保持电路研究历史与发展现状目前国外在这方面已经形成比较成熟的理论和技术,同时新的技术和更高性能的产品仍在不断涌现。国内针对疕电路的研究已经有所发展,但是不如国外学术界研究的完善。根据国内外研究现状,目前在国际上对采样/保持电路的研究呈现两个趋势。其一是采用多种不同结构,如双采样结构、时间交织结构等,在维持一定的采样精度前提下提高采样频率,并利用多种技术补偿和抑制相应的边带效应。其二是在中频采样频率下,综合利用多种技术,削弱和消除电路的非线性因素,提高动态范围,以适于采样精度。应用开关电容型疕。显然针对高精度τ茫;方峁沟腟/缏容的比值相关,因而受工艺匹配度影响较大;而电容翻转式结构中电容的比值取值于其自身,与其他电容无关,因而线性度较高。国外大部分文献中采用开关电线性化采样开关。采样开关的非线性因素是影响疕线性度的关键因素,因此目前有多种技术提高其性能,如栅压提高线性化开关,栅压自举线性化开关应用延迟锁相环电路号,提高系统信噪比。精度达到陨鲜保苁敝佑跋斓目拙妒奔洳蝗范ㄐ产生更精确的片上时钟以减小孔径时间不确定性。在提高疕的速度方面,发展趋势可分为:根据多通道并行工作原理,应用非均匀采样理论和时间交织结构,以较大的电路尺寸和复杂度来换取足够高的速度。的结构与基础研发工作,其研究目标主要集中在新型转换器系