文档介绍：天津大学
硕士学位论文
红外读出电路用12位ADC的设计与实现
姓名:郑炜
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:赵毅强
20070601
中文摘要关键词:图像处理、通信和音视频处理等技术的广泛应用,推动了模数转换器向低功耗、高速和高分辨率的方向发展。与其他结构相比,流水线结构的能够在中高分辨率时很好地折中功耗和速度。针对红外探测器读出电路的应用背景,本文立足于低功耗,设计和优化了一款应用于红外读出电路的位流水线本文基于流水线ぷ髟砗臀蟛罨疲费∪∶恳患兜牡缏凡问在满足精度和速度的前提下尽量减小过度设计档筒槐匾5墓耗。设计了特殊结构的前端采样保持电路,使得该迪值ザ耸淙搿1疚拇流水线墓ぷ髟碜攀郑诜治隽肆魉吒骷斗直媛恃∪《怨暮驮肷能的影响之后,。分析了流水线各级的非理想因素对系统性能的影响,并给出了理论计算公式。由于级问增益的存在,后面各级电路的非理想因素对系统的影响被大幅度削弱,因此受噪声性能约束的采样电容值便可以逐级递减,据此设计了满足各级精度要求的采样电容,仿真结果表明采样电容逐级递减可以有效降低功耗。在完成南低成杓浦螅疚淖胖靥致哿薃关键模块参数的选取:根据系统设计对流水线各级的精度要求,确定了各级运算跨导放大器的直流增益、带宽和摆率;由于数字校正技术的使用,大大降低了对比较器精度的要求,因此本文使用了失调较大但功耗很低的动态比较器。。本设计的流水线捎肅标准工艺实现,芯片关键模块的版图已绘制完成。高速流水线凸脑怂憧绲挤糯笃鞫冉掀魇中U畇
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第一章前言几种常见结构男阅鼙冉项目背景现实世界中的模拟量必须转换成数字量才能被数字系统收集、分析和处理。模数转换器便是用于将模拟信号转换成数字信号的电路,被广泛应用在信号采集和处理、数字通信、多媒体技术等领域。使用数字信号处理的技术来处理模拟信号有突出的优势:首先可以达到很高的精度;其次由于数字量容易存储且不易丢失,因此信号失真小,并且数据可传输;数字处理可以实现很多复杂的算法,与直接处理模拟信号相比可以对信号进行复杂的操作。并且通常数字系统的功耗都很低。但是数字处理受到模数转换器性能的制约。随着各个领域对数字处理的精度和速度的要求越来越高,对低功耗的要求越来越迫切,必然推动鸥咚佟高精度、低功耗的方向发展。然而恼馊鲋饕P阅苤副曛涫窍嗷ブ圃迹不同结构凶鸥髯圆煌牟嘀氐悖喝ú⑿薪峁笰的速度最快,但硬件成本和功耗很高,因此一般不会超过环直媛剩弧△的分辨率很高,通常可以达到位以上,但由于采用了过采样技术,其输入信号的频率受到限制不适合用于高速场合。流水线结构诟咚佟⒅懈呔ǘ位~位挠τ檬本哂型怀龅牡凸挠攀啤本课题的目标是设计一款用于红外读出电路的低功耗NA思跣⌒酒面积提高信号处理的一致性,采用芯片级虼诵枰=细叩牟裳俣取2且通常焦平面红外探测器要求环直媛省S谑潜旧杓频闹副晡#唬,サ缭垂┑纭NA耸迪终飧鲋副瓴⑶揖哂薪系凸模疚牟捎昧流水线结构。本节将首先介绍恍┲匾5男阅懿问缓筇致哿思钢殖S肁结构的特性。第一章前言,
厨忑画丽电压分成的子区间数以5椎亩允吹盇将满量程电压‰分成鲎其中‰为输入满量程电压。男阅懿问ぃ衡量阅艿牟问芏啵煞治N>蔡阅懿问投阅懿问静态性能参数分辨率分辨率用于表述淖钚×炕芰Α7直媛识ㄒ逦狝将输入满量程区间,则该姆直媛蔔,7直媛示龆薃最低有效位,拇笮。/簦唤龆薃的动态范围、代码宽度和量化误差。一个高分辨率的鼙鹊头直媛蔄更精确地转换出更小的模拟信号。但通常挠行Х直媛驶嵋蛟肷⒎窍咝缘纫蛩囟陀诒称值。量化噪声怯糜邢薷龅惚硎疽桓隽男藕牛捎诜直媛什皇俏尴拗担虼肆化后输出的值与真实的信号之问存在误差,称之为量化误差。这种误差的特性和噪声类似,因此也被称作量化噪声,如图所示为一个理想环直媛蔄的输入输出曲线和量化噪声的情况。狝的量化噪声可以表示为:漂移误差漂