一种采用4bit MDAC的12bit流水线模数转换器

采用GF 0.18μm标准CMOS工艺,设计并实现了一种12 bit 20 MS/s流水线模数转换器(ADC)。整体架构采用第一级4 bit与1.5 bit/级的相结合的方法。采用改进的增益数模单元(MDAC)结构和带驱动能力的栅自举开关来提高MDAC的线性度和精度。为了降低子ADC的功耗,采用开关电容式比较器。仿真结果表明,优化的带驱动的栅自举开关可减小采样保持电路(SHA)的负载压力,有效降低开关导通电阻,降低电路的非线性。测试结果表明:在20 MS/s的采样率下,输入信号为1.234 1 MHz时,该ADC的微分非线性(DNL)为+0.55LSB/-0.67LSB,积分非线性(INL)为+0.87LSB/-0.077LSB,信噪比(SNR)为73.21 dB,无杂散动态范围(SFDR)为69.72 dB,有效位数(ENOB)为11.01位。芯片面积为6.872 mm2,在3.3 V供电的情况下,功耗为115 mW。     

An 11-bit ENOB,accuracy-programmable,and non-calibrating time-mode SAR ADC

A 10 or 12 bit programmable successive approximation register(SAR) ADC incorporating improved time-domain comparator for bridge stress monitoring systems is presented.Techniques for improving the accuracy of time-domain comparator are presented.The application of these approaches is illustrated using results from an experimental 10 or 12 bit programmable SAR ADC.Prototyped in a 0.18-m,6M1P CMOS process,the ADC,at 12 bit,100 kS/s,achieves a Nyquist signal-to-noise-plus-distortion ratio(SNDR) of 68 dB(11 ENOB),a spurious free dynamic range(SFDR) of 77.48 dB,while dissipating 558 W from a 1.8-V supply.Its differential nonlinearity(DNL) and integral nonlinearity(INL) are 0.2/-0.74 LSB and C1.27/-0.97 LSB,respectively.     

基于过零检测的流水线型ADC的设计

该文对比传统基于运放结构的MDAC,介绍了基于过零检测电路ZCBC(zero-crossingbased circuit)的MDAC结构。该结构可以实现轨到轨的信号范围,更加适用于深亚微米下流水线型ADC的设计。并采用0.18μm CMOS工艺,设计了一款10bit 10MSPS 1.5bit/级的流水线型ADC。仿真结果表明:在采样频率为10MHz,输入信号频率为1MHz时,SFDR为66.39dB,ENOB为8.57bits,THD为-62.30dB,DNL为1.36LSB,INL为2.24LSB。     

一种10bit双通道流水线SAR ADC设计

为了提高模数转换器的采样频率并降低其功耗,提出一种10 bit双通道流水线逐次逼近型（SAR）模数转换器（ADC）。提出的ADC包括两个高速通道,每个通道都采用流水线SAR结构以便低功率和减小面积。考虑到芯片面积、运行速度以及电路复杂性,提出的处于第二阶段的SAR ADC由1 bit FLASH ADC和6 bit SAR ADC组成。提出的ADC由45 nm CMOS工艺制作而成,面积为0.16 mm2。ADC的微分非线性和积分非线性分别小于0.36 最低有效位（LSB）和0.67 LSB。当电源为1.1 V时,ADC的最大运行频率为260 MS/s。运行频率为230 MS/s和260 MS/s的ADC的功率消耗分别为13.9 mW和17.8 mW。     

一种具有纹波消除技术的10 bit SAR ADC

逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)在逐次逼近的过程中,电容的切换会使参考电压上出现参考纹波噪声,该噪声会影响比较器的判定,进而输出错误的比较结果。针对该问题,基于CMOS 0.5μm工艺,设计了一种具有纹波消除技术的10 bit SAR ADC。通过增加纹波至比较器输入端的额外路径,将参考纹波满摆幅输入至比较器中;同时设计了消除数模转换器(DAC)模块,对参考纹波进行采样和输入,通过反转纹波噪声的极性,消除参考纹波对ADC输出的影响。该设计将信噪比(SNR)提高到56.75 dB,将有效位数(ENOB)提升到9.14 bit,将积分非线性(INL)从-1～5 LSB降低到-0.2～0.3 LSB,将微分非线性(DNL)从-3～4 LSB降低到-0.5～0.5 LSB。     

一种12 bit 200 MS/s 低功耗 SAR-TDC ADC北大核心

为了满足低电压条件下高速高精度采样需求，设计了一种电压-时域两级混合结构流水线模数转换器(ADC)。该流水线ADC的第一级逐次逼近型(SAR) ADC将电压转换为8 bit数字，残差电压变换为时域延时信息后，第二级4.5 bit时间数字转换器(TDC)将延时转换，最终校准输出，实现12 bit精度转换。通过采用多电压供电、改进残差电压转移和放大器结构，以及优化时间判决器，提升了ADC的动态性能和采样速度，降低了采样功耗。该ADC基于40 nm CMOS工艺设计和仿真。采样率为200 MS/s时，功耗为9.5 mW,动态指标SNDR、SFDR分别达到68.4 dB、83.6 dB,优值为22 pJ·conv-1·step-1,能够满足低功耗高速采样的应用需求。     

高精度SAR ADC电容阵列设计及校准算法

在高精度逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)中,电容阵列是SAR ADC的核心之一。电容阵列中的电容失配问题是导致转换精度降低的一个重要原因。为了尽可能改善这一问题,设计了一种6+6+6分段电容阵列,并且基于这种阵列设计了权重迭代算法的前台数字校准。该方法不需要额外的电容阵列,利用自身的电容阵列与比较器量化出电容失配,计算出每一位输出码的权重校准系数,用来对正常量化出的输出码进行编码,实现校准功能。仿真结果表明,引入电容失配的18 bit SAR ADC经过该算法校准后,信噪比(SNR)从77.6 dB提升到107.6 dB,无杂散动态范围(SFDR)从89.8 dB提升到125.6 dB,有效位数(ENOB)从12.54 bit提升到17.54 bit。在SMIC 0.18μm工艺下,该校准算法对高精度SAR ADC的动态性能具有较大提升。     

一种用于时延积分CMOS图像传感器的10 bit全差分双斜坡模数转换器

为了满足时间延时积分(TDI)CMOS图像传感器转换全差分信号的需要,同时符合列并行电路列宽的限制,该文提出并实现了一种10 bit全差分双斜坡模数转换器(ADC)。在列并行单斜坡ADC的基础上,采用2个电容的上极板对差分输入进行采样,电容下极板接2个斜坡输出完成量化。基于电流舵结构的斜坡发生器同时产生上升和下降斜坡,2个斜坡的台阶电压大小相等。该电路使用SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计实现,ADC以19.49 kS/s的采样频率对1.32 kHz的输入进行采样,仿真得到无杂散动态范围和有效位数分别为87.92 dB和9.84 bit。测试显示该ADC的微分非线性误差和积分非线性误差分别为–0.7/+0.6 LSB和–2.6/+2.1 LSB。     

用于触摸屏控制电路的低功耗模数转换器设计

为了降低触摸屏控制电路的功耗,本文提出了一种低功耗逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。对该SAR ADC所采用的电容阵列数模转换器(DAC)、比较器和逐次逼近寄存器等进行了研究与设计。首先,基于两级并串耦合电容设计电容阵列DAC结构,并设计配套的参考电平转换方案。接着,设计两级全动态比较器,并分析比较器的工作原理。然后,基于动态逻辑设计低功耗低误码逐次逼近寄存器。最后,基于180nm CMOS工艺,在1V电源电压,200kHz采样频率和96.243kHz输入频率条件下对SAR ADC进行了仿真。仿真结果表明:积分非线性误差(INL)和微分非线性误差(DNL)分别为0.222/-0.203LSB和0.231/-0.184LSB,无杂散动态范围(SFDR)为76.56dB,信噪失真比(SNDR)为61.50dB,有效位(ENOB)为9.92位,功耗为0.464μW,品质因素(FOM)值为2.4fJ/Conv.-step。本文设计的低功耗SAR ADC满足触摸屏控制电路应用要求。     

一种前后台结合的SAR ADC的校准算法

提出了一种数字前台校准技术,即电容重组技术,并将该技术与LMS数字后台校准技术相结合,提高了LMS算法的收敛速度。提出的算法使用RC混合结构的14位SAR ADC进行建模。仿真结果表明,LMS算法的收敛速度可以提高到1 k个转换周期内,同时校准后ADC的ENOB平均值从10.59 bit提高到13.79 bit。SFDR平均值从71.33 dB提高到112.93 dB,DNL最大值的平均值从1.88 LSB提高到0.97 LSB。INL最大值的平均值从8.01 LSB提高到0.88 LSB。     

A taxonomy of ADC architectures for ICT engineering curricula

This paper presents the various Analog to Digital Converter (ADC) architectures within a structured frame in order to outline the basic design choices and to point out some additional degrees of freedom beyond the classic ADC circuits. The parameters for a detailed analysis of performance, speed, precision, costs are identified and discussed. Within this frame, the paper identifies variations to the classic ADC structures, which provide additional speed/cost tradeoffs. The aim is to provide students an understanding of various ADC techniques, allowing a motivated choice of the most suitable structure for each specific application at the systems design level. This approach has been used in teaching ADCs for several years, and the paper includes a discussion of results and student feedback.     

模数转换技术的分析与应用

从市场角度入手分析了ADC在电子技术发展中的重要性及其特殊性;然后分析ADC不同的算法组合,如并行比较型、逐次逼近型、积分型、∑-Δ型、流水线型ADC,详细比较各种算法的优缺点及主要用途;最后结合工艺的发展,展望了ADC的发展趋势和存在困难。并指出在选用ADC时,不仅要考虑应用的精度、速度等主要指标,还要考虑输入信号的形式、输入信号范围、输入通道类型和数量、工作电源等多种具体功能上的差异。     

几种A／D转换技术及性能特点的分析

通过对四种最为常用的模数转换技术及其特点加以分析比较，阐述其工作原理、性能特点及其优缺点．以助于读者更好地选择适合自己设计的模数转换器。     

高分辨率∑-△ADC的原理及应用

MAX1402是一种高分辨率、高精度ADC.文中主要介绍它的应用和设计中的注意事项.     

可编程模拟器件在接收机动态可重构结构中的应用设计

为进一步提高接收机的动态可重构性能，对基于可编程模拟器件的接收机前端结构进行了优化设计，并给出了具体的设计方案，证明了接收机前端动态可重构的可行性。     

一种基于人眼视觉特性图像传感器的研究

基于韦伯-费希纳法则这一人眼视觉特性重要定律,提出对传统图像传感器线性量化进行改进,引入了对数量化,并设计了一种结构精简的多分辨率ADC,对图像传感器的线性输出信号进行对数量化.使用FPGA验证表明,量化时间缩短为256个时钟周期,且综合资源大幅降低.     

低功耗高速全差动放大器驱动ADC实现高精度

在高分辨率和高精度应用中,怎样才能使ADC在严格的功率限制内实现宽泛的范围？以往有二种解决方案,一种是单端解决方案,这种方案设计和电路都比较复杂、需多个放大器,匹配问题也不好解决。另一种方案是采用差动放大器,但是噪声和功耗都比较大,对驱动ADC来讲也不是十分理想。     

提高检测仪器测量精度的几种措施

文中介绍微型传感器中机械和电子元件的热噪声（热波动）对测量精度的影响，并分析其原因。最后提出几种提高精度的有效措施。     

高速模数转换器动态参数的定义和测试

随着集成工艺的发展,高速模数转换器的性价比不断提高,其应用范围也越来越广,特别是在通信领域,高速ADC的发展为软件无线电技术奠定了基础,本文主要讨论高速ADC测试方法,以MAXIM新一代3V、10位高速模数转换器的测试为基础,详细讨论硬件的配置、软件工具和用于数据采样和分析的仪器。