逐次逼近型模数转换器中的失配校准技术

设计了一种用于逐次逼近型模数转换器中的比较器失调和电容失配自校准电路.通过增加校准周期,该电容自校准结构即可与原电路并行工作,实现高精度与低功耗.校准精度可达14bit.采用该电路设计了一个用于逐次逼近型结构的10bit 3Msps模数转换器单元,该芯片在SMIC 0.18μm 1.8V工艺上实现,总的芯片面积为0.25mm2.芯片实测,在采样频率为1.8MHz,输入320kHz正弦波时,信号噪声失真比为55.9068dB,无杂散动态范围为64.5767dB,总谐波失真为-74.8889dB,功耗为3.1mW.     

逐次逼近型模数转换器中的失配校准技术

设计了一种用于逐次逼近型模数转换器中的比较器失调和电容失配自校准电路.通过增加校准周期,该电容自校准结构即可与原电路并行工作,实现高精度与低功耗.校准精度可达14bit.采用该电路设计了一个用于逐次逼近型结构的10bit 3Msps模数转换器单元,该芯片在SMIC 0.18μm 1.8V工艺上实现,总的芯片面积为0.25mm2.芯片实测,在采样频率为1.8MHz,输入320kHz正弦波时,信号噪声失真比为55.9068dB,无杂散动态范围为64.5767dB,总谐波失真为-74.8889dB,功耗为3.1mW.     

一款12位5 kS/s逐次逼近型模数转换器的设计

提出了一种模拟域的前台校准技术,据此设计了一款12位精度的模数转换器(ADC)。芯片采用全定制叉指电容来实现电容阵列,并在TSMC 65nm工艺下进行了流片验证。芯片的内核面积仅为0.2 mm2,测试数据显示,在5kHz转换速率时信噪失真比(SNDR)为62dB,无杂散动态范围(SFDR)为76dB,在1.2V电源电压下功耗仅为112nW。     

逐次逼近型模数转换器的仿真模型

首先分析了构建ADC模型的2个关键环节:如何用数字量函数替代实际的模拟量输入,以及如何构建仿真模型内核。利用线性插值算法实现了环节一,并以逐次逼近型ADC为例,构建了模型的仿真内核。为了更加清晰地表述这种ADC模型的作用,以"有采样保持器"和"无采样保持器"为例,通过实际的ADC模型算例分析了无采样保持器对ADC转换结果的影响,客观表现出这种模型的开放性和广泛适用性。     

适用于两级流水线逐次逼近型模数转换器的LMS校准算法（英文）

提出了适用于两级流水线逐次逼近型模数转换器的一种基于最小均方(LMS)算法的数字域校准方法。在对该模数转换器结构中误差来源详尽分析之后,提出的校准算法将各种误差来源视为一些未知的参数,通过注入扰动信号来估计这些未知参数。所提出的校准算法通过一个14位两级流水线逐次逼近型模数转换器的MATLAB的行为级建模得到验证。在满摆幅2.4Vpp、输入信号2Vpp的情况下,蒙特卡洛仿真结果表明校准之后的SNDR值为83.84dB。     

一种非二进制权重的高能效比逐次比较型模数转换器

介绍了一种非二进制权重的高能效比逐次比较型模数转换器。该ADC采用了非二进制权重的电容结构以降低工艺失配对性能的影响,极大地减小了总电容的值;使用了自适应时钟来实现每一位的量化,提高了采样频率,并且不需要外界提供高速时钟;采用了注入扰动的最小均方校准算法,用很小的电路代价实现了后台数字校准。本芯片在SMIC 0.13μm工艺上实现,芯片模拟部分核心面积为0.042mm2,数字校准模块面积为0.04mm2,芯片工作在25MHz采样率时功耗为2.8mW,信噪失真比为58.6dB,有效位数为9.5位。     

六位逐次逼近型模数转换器的设计

为满足北斗多模导航SOC对中等精度、低功耗ADC的需求,本文基于Smic40工艺对六位全差分SARADC的主要功能模块进行了设计,比较器部分采用Latch结构降低功耗,通过增加前置运放减小失调电压。采用电荷重分布DAC降低了电容匹配性要求,减小了非线性误差。驱动Buffer采用折叠式共源共栅栅压浮动AB类运放,降低了整体的功耗。通过手动搭建整个逻辑控制电路,更加深刻的理解了整个系统的逻辑控制要求。     

基于亚稳态检测的SAR ADC电容失配校准算法

随着工艺进程的不断推进,逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的电容失配对整体电路的速度和精度影响越来越大。针对SAR ADC中电容失配的问题,提出一种基于亚稳态检测的SAR ADC电容失配校准算法,在不增加模拟电路时序复杂度的情况下,有效地解决了电容失配导致的SAR ADC精度不足问题。将该算法运用于12 bit 150 MS/s SAR ADC中,模拟结果表明,有效位数(Enob)可以达到11.93 bit,无杂散动态范围(SFDR)达到92.66 dB。     

一款10位逐次逼近型模数转换器设计

基于0.18μm CMOS工艺设计一款10位逐次逼近型模数转换器(SAR ADC),采用了阻容混合型的数模转换器(DAC)以实现面积与性能上的折衷,高位采用温度码设计以提高DAC的线性度。采用了失调电压较小的静态比较器结构,通过在DAC和比较器之间加入了高增益的前置放大器来消除比较器失调电压对ADC性能所带来的影响。仿真结果表明:在电源电压为2.8 V、采样速率为116 k S/s、输入信号频率约为57 k Hz、满摆幅为0.8 V的情况下,ADC有效位数(ENOB)达9.99位,信噪失真比(SNDR)为61.9 d B,无杂散动态范围(SFDR)为75.57 d B,总功耗约为1 m W,面积为0.069 mm~2。     

一种轨至轨10位逐次逼近模数转换器的设计

设计了一款用于汽车电子MCU的轨至轨10位逐次逼近A/D转换器。采用单电容采样的DAC结构,保证A/D转换器的全摆幅输入范围。在后仿真验证中,采用频谱分析方法,标定寄生电容对DAC精度的影响,优化了版图结构。设计了片内低压差线性稳压器,提供稳定的电源电压信号。芯片采用GSMC 0.18μm 1P6M CMOS工艺实现。后仿真结果表明,在1.8V电源电压、51kHz输入信号频率、1MHz时钟频率下,无杂散动态范围(SFDR)为73.596dB,有效位数(ENOB)达到9.78位,整体功耗2.24mW,满足汽车电子MCU的应用需求。     

一种带校准的1.8V 1.1MS/s 96.1dB-SFDR的逐次逼近模数转换器

A power efficient 96.1 dB-SFDR successive approximation register(SAR) analog-to-digital converter (ADC) with digital calibration aimed at capacitor mismatch is presented.The prototype is fabricated in a 0.18μm CMOS.The charge redistribution(CR) design and an extra△∑modulator for capacitance measurement are employed. With a 1.1 MS/s sampling rate,the ADC achieves 70.8 dB SNDR and the power consumption is 2.1 mW.     

多通道时域交织逐次逼近型模数转换器通道失配建模

时域交织ADC由多个独立的ADC构成,这种并行处理数据的方式可以达到很高的采样率。子通道采用SAR ADC可实现低功耗并保持很好的线性度。但是,这种结构受到三种失配的影响：失调失配,增益失配和采样时刻偏差。本文从频域分析出发,重点研究了在通道数目较多的情况下失配对TI SAR ADC性能的影响,此外,推导得出M通道交织ADC的DNL和INL的均方根值是单通道ADC均方根值的1/√M。最后通过Matlab仿真验证了推导出的公式。这些公式可以为设计TI ADC时确定失配范围提供参考,并为提出校准算法提供思路。     

基于分段电容阵列的改进型逐次逼近型ADC

为缩短高速模数转换器(ADC)中高位(MSB)电容建立时间以及减小功耗,提出了一种基于分段式电容阵列的改进型逐次逼近型(SAR)ADC结构,通过翻转小电容阵列代替翻转大电容阵列以产生高位数字码,并利用180 nm CMOS工艺实现和验证了此ADC结构。该结构一方面可以缩短产生高位数码字过程中的转换时间,提高量化速度;另一方面其可以延长大电容的稳定时间,减小参考电压的负载。通过缩小比较器输入对管的面积以减小寄生电容带来的误差,提升高位数字码的准确度。同时,利用一次性校准技术减小比较器的失配电压。最终,采用180 nm CMOS工艺实现该10 bit SAR ADC,以验证该改进型结构。结果表明,在1.8 V电源电压、780μW功耗、有电路噪声和电容失配情况下,该改进型SAR ADC得到了58.0 dB的信噪失真比(SNDR)。     

All-digital background calibration technique for timing mismatch of time-interleaved ADCs

An all-digital background calibration technique for timing mismatch of Time-Interleaved ADCs (TIADCs) is presented. The timing mismatch is estimated by performing the correlation calculation of the outputs of sub-channels in the background, and corrected by an improved fractional delay filter based on Farrow structure. The estimation and correction scheme consists of a feedback loop, which can track and correct the timing mismatch in real time. The proposed technique requires only one filter compared with the bank of adaptive filters which requires (M-1) filters in a M-channel TIADC. In case of a 8 bits four-channel TIADC system, the validity and effectiveness of the calibration algorithm are proved by simulation in MATLAB. The proposed architecture is further implemented and validated on the Altera FPGA board. The synthesized design consumes a few percentages of the hardware resources of the FPGA chip, and the synthesized results show that the calibration technique is effective to mitigate the effect of timing mismatch and enhances the dynamic performance of TIADC system.     

一种SAR ADC电容失配自测量与数字校准技术

为了解决高分辨率逐次逼近模数转换器(SAR ADC)中,电容式数模转换器(DAC)的电容失配导致精度下降的问题,提出了一种电容失配自测量方法,以及一种可适用于各种差分电容DAC设计的低复杂度的前台数字校准方法。该方法利用自身电容阵列及比较器完成位电容失配测量,基于电容失配的转换曲线分析,对每一位输出的权重进行修正,得到实际DAC电容大小对应的正确权重,完成数字校准。数模混合电路仿真结果表明,引入电容失配的16位SAR ADC,经该方法校准后,有效位数由10.74 bit提高到15.38 bit。     

Adaptive successive approximation ADC for biomedical acquisition system

This work proposes a low-power adaptive successive approximation ADC that operates in 12-bit and 8-bit resolution for data acquisition in biomedical system. A fully differential architecture and an energy-efficient switching scheme are employed. The modified switching operation allows the output voltage of the DAC capacitor array to approach the common mode voltage in order to reduce the offset voltage variation of the comparator. A test chip is implemented using a 0.18-µm CMOS process. The core area is 904×650 μm² The measurement results show that performance integrity and power efficiency are both significantly achieved in 12-bit resolution only. After the test using 1.8-V supply voltage, the SNDR is 65.59 dB and ENOB is 10.62 bits. Using 200 kS/s sampling rate, the ADC core consumption is 40.24 μW and 18.63 μW, for 12-bit and 8-bit case, respectively.     

一种用于16位流水线ADC的多比特子DAC电容失配校准方法

多比特子DAC的电容失配误差在流水线AIX:输出中引入非线性误差,不仅严重降低AEK、转换精腰.而且通常的校准技术无法对非线性误差进行校准.针对这种情况,本文提出了一种用于16位流水线ADC的多比特子DAC电容失配校准方法.该设计误差提取方案在流片后测试得到电容失配误差.进而计算不同输入情况下电容失配导致的MDAC输出误差,根据后级的误差补偿电路将误差转换为卡乏准码并存储在芯片中,对电容失配导致的流水级输出误差进行校准.仿真结果表明.卡《准后信噪失真比SINAD为93.34 dB.无杂散动态范围SFDR为117.86 dB,有效精度EN()B从12.63 bit提高到15.26 bit.     

A robust and simple two-mode digital calibration technique for pipelined ADC

This paper presents a two-mode digital calibration technique for pipelined analog-to-digital converters (ADC).The proposed calibration eliminates the errors of residual difference voltage induced by capacitor mismatch of pseudorandom(PN) sequence injection capacitors at the ADC initialization,while applies digital background calibration to continuously compensate the interstage gain errors in ADC normal operation.The presented technique not only reduces the complexity of analog circuit by eliminating the implementation of PN sequence with accurate amplitude in analog domain,but also improves the performance of digital background calibration by minimizing the sensitivity of calibration accuracy to sub-ADC errors.The use of opamps with low DC gains in normal operation makes the proposed design more compatible with future nanometer CMOS technology.The prototype of a 12-bit 40-MS/s pipelined ADC with the two-mode digital calibration is implemented in 0.18-μm CMOS process.Adopting a simple telescopic opamp with a DC gain of 58-dB in the first stage,the measured SFDR and SNDR within the first Nyquist zone reach 80-dB and 66-dB,respectively.With the calibration,the maximum integral nonlinearity (INL) of the ADC reduces from 4.75-LSB to 0.65-LSB,while the ADC core consumes 82-mW at 3.3-V power supply.     

多通道逐次逼近型10 bit 40 Ms/s模数转换器的设计

设计了一个多通道逐次逼近型结构的10 bit 40 Ms/s模数转换器(ADC).由于采用时间交叉存取技术,提高了整个芯片的转换速度,同时通过运用比较器自校准和电容自校准结构,提高了整个电路的转换精度.本芯片采用Chart 0.25μm2.5 V工艺,版图面积为1.4 mm× 1.3 mm.40 MHz工作时,平均功耗为33.68 mW.输入频率19.9 MHz时,信号噪声失真比(SINAD)为59.653 3 dB,无杂散动态范围(SFDR)为74.864 6 dB.     

应用于流水线模数转换器的鲁棒且简易的双模式数字校正技术

This paper presents a two-mode digital calibration technique for pipelined analog-to-digital converters (ADC).The proposed calibration eliminates the errors of residual difference voltage induced by capacitor mismatch of pseudorandom(PN) sequence injection capacitors at the ADC initialization,while applies digital background calibration to continuously compensate the interstage gain errors in ADC normal operation.The presented technique not only reduces the complexity of analog circuit by eliminating the...