文档介绍：同济大学
硕士学位论文
10Bit 50Ms/s流水线结构模数转换器的研究与设计
姓名:陈
申请学位级别:硕士
专业:电子科学与技术
指导教师:林争辉;林涛
20050201
摘要模数转换器在信号处理中处于非常重要的地位,它是连接模拟信号与数字信号的桥梁,而当前模数转换器市场被国外大公司所垄断,国内在模数转换技术方面的研究尚处于比较低的水平,鉴于目日庵肿纯觯疚亩愿咚俑呔ǘ饶J;技术进行了研究与设计,设计出来的电路在视频处理领域能够得到广泛应用。本文在详细分析了高速高精度模数转换技术原理的基础上,选择采用九级流水线结构实现具有位分辨率、裳德实哪J;黄鞯缏贰N闹惺褂建立了数学模型并进行了仿真,提出采用前八级每级比特、第九级比特的结构能够更好地提高精度,并通过了仿真验证。本文设计的九级流水线结构的模数转换器,采用全差分的开羌电容电路实现。为了保证开关电容电路处理模拟信号的速度和精度,采用了差分跨导运算放大器,这个放大器采用共源共栅补偿和动态共模反馈,具有很好的增益和带宽。文中研究了单级分辨率对转换器线性度、速度及功耗的影响,确定了单叛分辨率的最优值;分析了主要误差源,提出了采用丌关电容交替反馈技术降低电容匹配要求从而提高转换器线性度,采用冗余数字校正技术消除失调、非线性及增益误差等技术。本文对设计的电路中各主要模块分别进行了仿真,整个电路在软件上也通过了系统级的仿真。版图设计采用ǘ嗑懵敛枷叩腃骞ひ眨蟛糠值缏返版图是全定制设计,芯片的面积为×关键字:模数转换流水线结构开关电容高速度高分辨率低功耗仿真。
——垒坐竺望——.籸,甌.·贻釮曲一一痵篈猼狣猂。。..瑃甌瑃..甌—瑃.·——,.甀瑂,琩猵產—。—抖.
陈硕士研究生在年秋入学时是以本人的名义招收的,年初,林涛博士回国,为了让研究生学到国外最新科学技术,该研究生的指导工作本人请林涛博士担任。林涛为日本东北大学博士,美国柏克莱加州大学博士后,在美有研究工作经验。回国后被聘为教育部长江学者、同济大学特聘教授、博士生导师。陈研究生的实际指导教师为林涛教授。林争辉.
学位论文作者徘芦。、磅奇学位论文储魏降、跤卵甓驹抡学位论文版权使用授权书糙饆月∥日本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。经指导教师同意,本学位论文属于保密,在年解密后适用本授权书。指导教师签名:年月日
⋯一虢弱奇声明ろ嘣隆稳丛啦沆丞线绪掏槿数整逸墨的班究曼遮盐:。除论文中已经注明引用的内容外,对论文本人郑重声明:本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成博士/硕士学位论文﹊的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。
第一章绪论模数转换器的发展及应用‰随着计算机、通信和多媒体技术的飞速发展,全球高新技术领域数字化进程的不断推进,利用数字系统处理模拟信号的情况变得更加普遍。模数转换器魑O质凳澜缰心D庑藕磐ㄏ蚴中藕诺那帕海丫晌5缱蛹际醴⒄的关键和瓶颈所在。现在,模数转换器辛撕艽蟮姆⒄梗鱿至诵矶嗖捎新工艺、新结构的高性熊模数转换器。为了适应计算机、通讯和多媒体技术的飞速发展以及高新技术领域的数字化进程不断加快,模数转换器在工艺、结构、性能上都有了很大鼬进步,略诔诺凸摹⒏咚俸透叻直媛实姆较蚍⒄埂W魑=模拟信号转换成数字信号的模数转换器主要有以下几种:积分型积分型τ帽冉瞎惴旱氖撬ɑ中妥;黄鳌K幕驹硎峭ü酱位分将输入的模拟电压转换成与其平均值成『鹊氖奔浼涓簦氪送保诖耸奔间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数,从而实现模数转换。其原理如图所示。其工作分为两个阶段,第一阶段为采样期:第二阶段为比较期。通过两次积分和计数器的计数可以得到模拟信号的数字值癡小,渲<剖鞯奈数,为输入电压在固定时间间隔内的平均值。双积分型转换方式的特点表现在:精度较高,可以达至位:抗干扰能力强,由于积分电容的作用,能够大幅抑止高频噪声。但是,它的转换速度太慢,转换精度随转换速率的增加而降低,每秒次对应的转换精度为位。所以这种转换方式主要应用在低速高精度的转换领域。图积分型硗逐次逼近型逐次逼近型冉掀鳌/;黄鳌⒅鸫伪平拇嫫、,转换中的逐次逼近是按对分原理,出控制逻辑电路完成的。其大致过程如