一种12位20 kS/s功耗调制算法SAR ADC

针对时域稀疏信号中的心电信号(ECG)、脑电信号(EEG)在大部分时间内幅度变化缓慢且周期性变化的特性,提出了一种带信号区间预测窗口的功耗调制型逐次逼近模数转换算法。采用该算法,可大幅减少SAR ADC中稀疏信号在低频部分的平均量化功耗,实现整体功耗的降低。在此理论基础上,设计了一种非二进制冗余校正、功耗调制型12位20 kS/s SAR ADC。该ADC采用55 nm CMOS工艺进行流片,在0.6 V电源电压下,功耗低至204 nW,功耗优值FoM最低为6.28 fJ/(conv·step)。     

增量型Σ-Δ调制器优化设计算法研究北大核心

提出了一种用于增量型Σ-ΔADC的调制器设计的算法。该算法针对增量型Σ-ΔADC中的积分器系数进行优化，采用两步式搜索的方法，对可能的最优解组合进行多次求解与对比分析。基于该算法，设计了一种16位40 kS/s增量型Σ-ΔADC。可以对ADC电路的有效精度和输入采样速率这两个性能指标进行有效调节及优化。仿真结果表明，采用所提出的优化设计算法可以将ADC的输入采样速度由40 kS/s提升到51 kS/s,或者将ADC的ENOB由13.76 bit提高到14.72 bit,且不增加额外功耗。     

CMOS图像传感器的四通道扩展计数ADC设计

面向科研领域应用的CMOS图像传感器,需要具有低噪声、高动态范围和高灰度分辨率的特点.本文分析了多通道扩展计数ADC结构的性能,提出了一种基于相关多采样技术(Correlated Multiple Sampling, CMS)的15位四通道扩展计数ADC.该ADC的4个并行输入通道采用增量型ADC,第二级采用1个循环型...     

低电压、低功耗高速A/D转换器及其应用前景

通过对四种低电压、低功耗高速ADC的速度、功耗及精度分析比较,对它们的应用做了分析.通过对我国ADC发展情况的分析,提出了我国今后ADC发展的方向.     

有噪信号下ADC量化特性的分析与应用

传统的ADC特性参数的测试,通常是将一纯度很高的模拟正弦信号作为激励信号,然后在无噪的条件下,通过对数字输出结果进行分析从而得出ADC的特性参数.然而,在很多实际应用领域中,通常输入的信号叠加有噪声.本文研究了有噪信号下ADC量化特性,提出了有噪信号下ADC量化特性的分析模型,并从理论上做出了相应解释.研究分析表明,有噪信号下ADC量化有其自身规律,利用本文提出的测试方法,输入信号的任何微小变化都可反映在测试结果中,这一方面可以使得在原高分辨率ADC的基础上获得更高的分辨率成为可能,另一方面可为微弱信号采集系统正确选用性能优良的ADC提供足够的技术支持,有助于改进微弱信号检测或低信噪比情况下的系统设计.最后给出了ADC有噪信号下的量化累加输出信噪比曲线,可为实际工程应用提供参考.     

8位 80 MS/s低功耗流水线型ADC的设计

采用每级为1.5位或者2位精度的7级流水线结构,即7级子ADC,设计了一款8位80 MS/s的低功耗模数转换电路。利用每一级子ADC中的钟控开关及电容实现采样保持功能,节省了整个ADC的采样保持电路模块。在满足整个ADC性能情况下,采用了逐级缩放技术,减小了芯片面积和功耗。版图设计中,考虑了每一级ADC中电容及放大器的对称性,减小了电容失配对整个ADC性能的影响。采用0.18 μm CMOS工艺,在输入信号为11.25 MHz,采样速率为80 MHz的条件下,信噪比(SNR)为49.5 dB,有效位数(ENOB)为7.98 bits,整个ADC的芯片面积为0.56 mm²,典型工作电流为22 mA。     

基于ATE的8位超高速ADC动态参数测试

提出了一种采用Advantest 93000型自动测试设备,配合外挂高性能信号源SMA 100A,对8位1.5 GS/s超高速ADC进行动态参数测试的方案。该方案使用外挂信号源,提供采样时钟和模拟输入信号,解决了93000与外部信号源之间输入信号不同步,以及两者频率差异导致的采样不稳定问题,有效提升了93000测试超高速ADC动态参数的能力,可广泛应用于超高速ADC量产测试。     

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。     

小面积、微功耗增量型Sigma-Delta ADC设计

模拟数字转换器(ADC)是智能化传感器的一个重要组成部分。阵列型传感器应用对ADC的功耗及芯片面积都具有较高的要求,同时传感器本身特性要求ADC具有较高的精度,对阵列型传感器用ADC的设计提出了挑战。在分析各类型ADC的性能优劣势的基础上,提出了应用增量型Sigma-Delta ADC来设计阵列型传感器应用。介绍了增量型Sigma-Delta ADC的架构设计以及电路设计,并在0.18?m CMOS工艺下流片。在40 k S/s的转换速度下,所设计的ADC达到了15 bit的精度,功耗为58?W,单个ADC的芯片面积为10?m×530?m。测试结果表明增量型Sigma-Delta ADC非常适合于阵列型传感器应用。     

一种无需SDAC的新型流水线ADC架构——桥电位式流水线ADC架构

ADC/DAC是计算机技术的重要组成部分之一.本文提出的桥电位架构ADC,类似于流水线ADC,也是由多个StageADC采用流水线方式构成.文中提出了两个创新点：一是桥电位架构,在某个瞬间,基准电位链中必有一个基准电位既对应着模拟输入信号,又对应着数字输出信号,称桥电位,相对于流水线ADC而言,桥电位ADC中的基准电位链扩展了一项功能：将基准电位链中的桥电位直接取出与模拟输入信号相减就等于尾数电压,无需SDAC;二是翻转点ON式零损开关链,由此构成桥电位提取模块,使得桥电位只需流经仅仅一个零损开关即可被取出.这两项改进使得每个StageADC都只包含了SADC,而SDAC被摒弃.     

Foreground calibration technique of a pipeline ADC using capacitor ratio of Multiplying Digital-to-Analog Converter (MDAC)

A foreground calibration technique of a pipeline analog-to-digital converter (ADC) has been presented in this paper. This work puts an emphasis on erroneous ADC output occurring due to device mismatch, which, in any standard CMOS process boils down to capacitor mismatch. Deviation of gain of a multiplying digital-to-analog converter (MDAC), also known as the radix of a pipeline ADC stage, from its ideal values adds to the non-linearity of the ADC output. Capacitor mismatch is a major contributor for such an error. The proposed foreground calibration technique makes use of a simple arithmetic unit to extract the radix value from the ADC output for calibration. It uses a sinusoidal signal at the input for calibration purposes. The input sinusoidal signal can be sampled by the ADC clock at any rate for the calibration algorithm to be successful. Behavioral simulation of a pipeline ADC with 5% capacitor mismatch supports the established technique. To verify the calibration algorithm further, pipeline ADCs of different resolutions have been designed and simulated in a 0.18 μm CMOS process.     

A 6.9 mA 5 bits 90 nm 1 GS/s ADC without calibration for UWB application

Power consumption of high-speed low-resolution ADCs can be reduced by means of calibration. However, this solution presents some drawbacks like allocating a calibration time, calibration algorithm complexity, calibration circuit implementation, etc. In alternative, this paper presents a 5-bit 1 Gs/s ADC without calibration, realized in a 90 nm-CMOS. The device is based on the use of an improved version of double tail dynamic comparators, operating with a fixed bias current. These comparators present a reduced kickback noise, allowing increasing the input transistors sizes in order to improve the matching. The ADC current consumption is equal to 6.9 mA from a 1.2 V supply.     

关于ADC测试平台的探讨

介绍了ADC动态指标测试的常用方法和测试平台的基本组成,着重分析了对ADC性能测试时,输入采样时钟抖动对ADC动态性能的影响。同时还对测试信号频率和幅度的选择以及供电电源的指标与ADC动态的关系进行了详细分析。ADC测试平台的研究,对于ADC板卡设计及动态性能测试有一定的指导意义。     

一种用于高精度模数转换器的数字校正算法

本文基于14bi t的ADC设计,提出了一种冗余位为2bi t的算法,相比于传统的方法,它提高了输入动态范围,大大降低了对比较器的要求,从而有效的解决了因为比较器的偏差带来的SFDR的下降。对采用本文算法设计的ADC电路进行了仿真,有效位数达到了13.7bi t,并且具有较低的功耗。     

模转换系统有效位数超差分析

在某弹载计算机的测试验证中,部分模块的数模转换系统会出现有效位数超差现象。通过故障树分析法对影响因素逐一进行分析,确定为正弦波信号频率对数模转换系统有效位数的影响,通过理论分析和对算法的仿真验证,准确定位了故障,通过修改采样时钟电路设计和调整输入信号的供给,解决了有效位数测试超差问题。     

一种应用于高精度SAR ADC校准的剪枝神经网络算法

介绍了一种基于剪枝神经网络的后台校准算法,能够对高精度单通道SAR ADC的电容失配、偏移、增益等多个非理想因素同时进行校准,有效提高SAR ADC的精度。本算法不仅可以达到全连接神经网络校准效果,而且同时对贡献小的权重进行剔除,降低了校准电路的资源消耗,加快了神经网络校准算法速度。仿真结果表明,信号频率接近奈奎斯特频率的情况下,对16 bit 5 MS/s的 SAR ADC进行校准,校准后ADC的有效位数从7.4 bit提高到15.6 bit,无杂散动态范围从46.8 dB提高到126.2 dB。     

A 14b 100-MS/s Time-Interleaved A/D Converter

This article presents a 14-bit, 100-MS/s time-interleaved pipeline ADC, which samples input signal from 210-MHz IF-band. Digital self-calibration is employed to compensate gain mismatch and offset between time-interleaved channels as well as mismatches arise from a single ADC channel. A timing skew-insensitive parallel S/H circuit is utilized in order to avoid timing skew between parallel ADC channels. The ADC, fabricated in a 0.35-μm BiCMOS (SiGe) takes an area of 10.2 mm², reaches an ENOB of 11.4 bits with a 79.9-dB SFDR at 192.5-MHz input and draws 1.4 W from a 3.0-V supply.     

18bit 20MS/s流水线ADC架构及行为级模型设计

为了设计出满足高端仪器仪表、电子通信设备等应用需求的高速高精度模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC),提出了一种精度为18 bit、采样率为20 MS/s的流水线ADC架构。使用Verilog-A语言对每一级流水级中的子模数转换电路(Sub-Analog-to-Digital Converter,Sub-ADC)、乘法数模转换电路(Multiplying Digital-to-Analog Converter,MDAC)等关键电路进行建模,进而搭建出该ADC的整体行为级模型,并基于Cadence的Spectre仿真平台进行仿真验证。在理想情况下,得到的有效位数(Effective Number of Bits,ENOB)为18.01 bit,信噪失真比(Signal to Noise and Distortion Ratio,SNDR)为110.44 dB,无杂散动态范围(Spurious Free Dynamic Range,SFDR)为122.41 dB,验证了所设计的流水线ADC的架构和行为级模型的正确性。在加入运放有限增益、电容失配等非理想因素后,该Verilog-A行为级模型也有效反映出非理想因素对电路性能的影响。将行为级模型与数字校准算法联合仿真,证明了所设计的数字算法能够有效降低非理想因素对电路性能产生的影响。