文档介绍：复旦大学
硕士学位论文
10-Bit 200-MHz流水线结构模数转换器设计
姓名:王磊
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:许俊
20070603
导师签名:之芝笠&::』作者签名:日期:翌:墨:±、:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅:、.
摘要本文主要完成了一个比特采样频率的流水线式模数转换器的设计与实现,重点讨论了高速流水线结构所采用的相关技术,影响模数转换器性能的主要因素,以及相对于中低速模数转换器其设计实现上的难点。模数转换器采用位每级的流水线结构实现。输入端采用电容翻转式牟裳3值缏罚档投圆裳缛萜ヅ湟G蟮耐被竦酶斓慕立速度。运放采用单级增益自举的套筒式共源共栅运算放大器,实现高速,高增益的同时尽量降低其功耗,并逐级缩小电容与运放的尺寸以进一步优化功耗。采样开关部分采用栅压自举式的开关电路猻,减小导通电阻的同时获得更高的线性度与采样精度。比较器部分采用消除回踢噪声的高速比较器,并以开关电容的形式实现各级中的子模数转换功能。此外,时钟树电路采用双相非交叠的时钟产生电路,主要针对底极板采样可靠性以及电路速度进行优化改进,并减小采样时钟跳变引入的馈通和电荷注入。该模数转换器芯片采用的,琁工艺实现,有效面积为×,核心功耗为T赟ひ誧拢温度为度时,输入信号奈奎斯特频率,采样时钟频率亩真结果为信噪失真比,:模数转换器,流水线式结构,采样保持电路,套筒式共源共栅运放,数模混合电路中图分类号:魉呓峁鼓J;黄魃杓.
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第一章引言研究应用背景随着集成电路工艺的发展,数字电路相对于模拟电路具有集成度高、抗干扰强、易于实现和成本低等优点,因此人们常用数字电路代替模拟电路完成信号处理。然而,现实世界信号大多是模拟的,众多在人们日常生活中扮演着重要角色的电子系统都需要把外部的模拟信号直接采集进来,并把它转换成数字信号,然后通过駽等数字信号处理器,对其进行处理。这种把模拟数据采集进来并转换成数字数据,或把数字数据转换成模拟数据的功能是通过疍和疉转换器实现的。姆⒄咕哂欣嗨芃定律的规律缤所示贾泻嶙瓯示年份,纵坐标表示男阅埽捍×精度。图表明每闍的性能提高约叮杉D饧傻缏返姆⒄怪秃笥谑集成电路的发展,这主要是由于数字电路的速度、面积和功耗等性能指标的提高得益于芴卣鞴档莱ざ鹊募跣。杂谀D獾缏罚琈管沟道长度的减小,意味着增益和输出摆幅等性能指标的降低,这就需要采用新的结构或者相应的校准电路来补偿这些性能的降低:另外,数字集成电路从杓埔宦呒酆弦静态时序分析一自动布局布线到后仿真都有较好的ぞ咧С郑D獾缏设计通常需要有经验的设计师手动完成。图昴J;黄鞯姆⒄构媛魉呓峁鼓J;黄魃杓
为了降低通信系统的复杂性,实现结构通用化、功能软件化,早在年就提出了软件无线电,而实现软件无线电的关键步骤是把通信系统中的虳向射频端靠拢,最理想情况是天线接收的射频信号直接进入幌衲壳傲餍械奈尴呤辗⑾低常枰0烟煜呓邮盏纳淦敌藕抛;晃V衅信号,然后通过虳完成信号处理,这就需要哂懈叩牟裳剩高的精度和高的信号带宽。此外,近些年高清数字电视和计算机投影仪的发展使得高图像分辨率,高色彩饱和度的平板显示器需求增加。许多数字电视都将具备男阅埽匦胗幸恢帜D饨涌谀芄灰分辨率将超快速复合悠敌藕攀只6杂谀D饨涌谥蟮氖中藕帕绰罚渥钪盏耐枷裰量由模数转换器决定。因而对模拟接口电路的精度和带宽性能提出更高的要求。工业界应用于咔宓缡蚒×像素监视器或者投影仪的模拟接口电路中,通常采用;凰俾屎转换速率的模数转换器,并与其他混合信号电路集成以实现即插即用功能缤所示R蚨母咚僦械染ǘ饶J;黄鞯膍内核在这类芯片中有着非常广阔的应用前景。适用于未来的高性能模拟接口电路图第一章引言魉呓峁鼓J;黄魃杓
苦ブ修仿糠∑,再将量化后的数字信号传递给后续电路进行处理的。一个基本的疍转换器的功能框图如图所示。输入端是一个采样保持放大器,将输入信号采样后进行保持,同时转换器的其他电路对采样后的模拟电平进行数字量化。模拟输入电