文档介绍：1 目录 1、ADC 是什么 2、背景、发展 3、现状 4、发展方向 5、ADC 的基本框架 6、Nyquist 采样定理 7、ADC 的输入输出 8、ADC 的性能参数 9、CMOS ADC 的结构 10、pipeline ADC 11、集成电路的设计方法 2 ADC 是什么 ADC :模拟——数字转换器模拟——数字转换器和数字——模拟转换器是模拟系统和数字系统之间的桥梁,是现代微电子数字通讯系统中非常重要的模块。 3 背景、发展随着 CMOS 制作工艺的迅猛发展,越来越多的信号被移到数字领域来处理,从而达到降低成本,降低功耗,提高速度的目的。这就使我们迫切需要一种低功耗、低电压而且能够用标准深亚微米技术实现的 ADC 。 4 现状国内在高性能芯片的研究和设计方面还比较落后,这就造成了各种高性能芯片的巨大需求和国内芯片产业落后之间的巨大矛盾。而且,由于一些高端芯片产品受到国外的进口限制,这对我国国防现代化发展以及民用电子通信工业的发展非常不利。这就迫使我们必须自己研究设计出高速、高精度的模数转换器。 5 发展方向在未来,模数转换芯片的主要发展方向是 1、高分辨率 2、高转换速度 3、低功耗 4、单电源低电压 5、单片化 6 高分辨率高分辨率:目前分辨率最高可以达到 31 bit (TI公司的 ADS1282 ) 10bit 及以上分辨率的 A/D 转换电路,它所达到的精度超过了现在工艺能实现的最大电容匹配,所以必须采用一定的校正措施。校正技术分为: 需要一个额外的始终周期, 这样便降低了电路速度。采用电容误差平均技术模拟校正运用算法逻辑等后台处理技术来消除电路对温度及误差匹配等方面所产生的影响数字校正缺点 7 高转换速度 A/D 转换电路的速度主要是受运放建立时间和比较器响应速度的影响。因此必须优化单级电路的建立特性,提高运放的增益可以保证系统精度的同时确保运放的大宽带、提高运放的压摆率设计、压摆区和线性建立区的合理分割等。目前国际上已经产品化的 ADC 采样速率最高可以达到 (Maxiam 公司的 MAX109 ) 8 矛盾与解决在集成电路设计中,速度和精度两者相互对立:如果追求高速度,就必须降低精度,比如 Maxiam 公司的 MAX109 ,采样速率达到 GSPs ,但分辨率只有 8bit ;如果追求高精度,就必须降低速度,如 TI 公司的 ADS1282 ,分辨率达到 31 bit ,但采样速率只有 4KSPs ;然而最常见的情况是根据不同的应用在两者之间进行折中。我国从 70 年代开始研制 ADC ,至今已经有 8 bit 、10 bit 、 12 bit 、14 bit 的ADC 产品,但产品性能还远远达不到高端应用的要求,与国外水平相差甚远;高端 ADC 还处于高校和研究所的研究开发阶段。 9 低功耗、低电压、单片化单元电路的一些优化设计也可以降低功耗,如动态偏置、开关电容动态共模反馈以及动态比较器等。低电压是现在应用发展的一个趋势,主要有运放的 rail-to-rail 设计、模拟开关的电压自举等方法。 10 ADC 的基本框架