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基于CMOS工艺的10位SAR ADC的研究与设计
) ]. }" d2 L, F" \$ C
: H% L( {6 v# K; k2 j目 录
: ? s( ^. i2 S! a; w/ _& N+ S
7 q* j; [: B( Q4 u4 p$ p+ a- g1 ?5 A文摘( m( P& T/ p/ _4 Y
英文文摘
9 a0 Y( z" F! Z8 c3 s, f论文说明:插图、表格清单# R* ]6 j" s% x/ @$ V
独创性声明及学位论文版权使用授权书, Y+ V5 H X F) X: |
致谢/ w8 K/ q3 b" b& G. c
第一章导论
; k# e+ ^" S6 d! G* d9 N6 Q" c+ _# ~( R* _% h* H
1.1概述+ o! Y4 e5 Z& a: w w+ A: `/ i
* X/ V" m* v& X8 f/ k. F* a q1.1.1本论文研究的背景、目的# `8 j! x- d I5 E; T* N1 U
1.1.2国内外研究状况分析
+ G% u: n, K: v0 m A
; g5 C# I; b0 S4 h' H+ k4 c% p1.2本论文的研究内容、拟解决的关键问题及创新之处
5 C- m* m5 K& Z* X' |9 J, H) }% U* n5 M7 b/ t- h+ ^
1.2.1研究内容7 ]2 k2 n% Z' a! T+ j
1.2.2本论文拟解决的关键问题4 U H" R4 C" y2 |! q
1.2.3本论文的创新之处
: o9 _3 a8 Q- A6 m* x$ A/ T
g x" d1 ^7 q a6 ^5 H) v( w第二章数据转换的基本原理2 q* f& o- b+ @5 A
2 B" M2 W; b/ t( a. o: q$ p2.1模数转换器
9 o9 n( _. D* P* F% e5 @2.2 ADC的性能参数
4 T+ k/ ?% ]# A& d1 @2 R0 L0 `' M7 h" q7 q% X
2.2.1分辨率(Resolution)
9 F0 @$ G1 @6 y j4 P2.2.2失调误差(Offset)和增益误差(Gain Error)
" p& l1 w/ T$ C0 ?+ O9 O2.2.3非线性误差(Non-linearity)
! }, D# k/ Z* F b: s, H. A" Z2.2.4信噪比$ f+ |/ `# S% Z4 J4 v
2.2.5动态范围) c4 ?7 z5 G' W( ^
2.2.6采样速率、转换时间和转换速度
' d) m" b3 }& h/ E2 G8 [; ]7 i0 ?# J3 C- ^& A/ i
2.3模数转换器(ADC)的结构对比' x" t$ B+ A l* c& h! ^6 q
- n& u/ t8 \( W4 p# |2.3.1并行结构ADC
* F6 o; \/ p" d) ]/ a6 j( b4 ?2.3.2二步式A/D转换器7 X5 d- J$ k) e$ Z& _% r+ F
2.3.3流水线ADC* D t8 Q( @2 O; _% S
2.3.4逐次逼近结构ADC
6 ]" R/ ]8 F# P' n7 E* _* I- a$ `2.3.5 ∑-△ADC) R" @# [6 n1 S
0 P O6 E* m) g- G1 v/ ^3 N第三章A/D转换器单元电路模块分析8 t# ]2 A* d- b! J- \" m1 C
% ?4 i- i. J) g O( f; h1 m
3.1采样保持电路( H7 R* Q6 ~' x& q3 H* L. B
. A: M' z( J" Z( B* E3.1.1 S/H电路的主要参数9 D+ S6 o! i( l! V- T
3.1.2采样保持电路结构
, F& o/ Q' U; R/ B+ n* W3.1.3 MOS管采样开关
8 v t" J) s o L& Q* y. E' `5 j+ J4 }7 b/ C- F
3.2数模转换器8 W) M( D" H' w( R, n1 l
, P, }3 c1 g+ e2 \- ^7 V3.2.1性能指标! k- V' a! d4 D
3.2.2 DAC的结构
! D/ f( E6 D) I0 w3.2.3高分辨率结构
$ O# P2 j6 t+ p% r4 `. u" n9 X, `; T: r% L
3.3比较器
8 V$ m/ ]+ n$ Z; I! d( X; O& M; e3 a. [9 w2 \& Q1 i4 y
3.1.1性能参数
3 t+ [! {9 L4 D# \1 q9 u8 k. |* o3.3.2电压比较器的结构
& n9 s" u0 @; p1 m3.3.3比较器失调电压取消4 j; U2 C# L6 r {) M/ {/ T
) a2 L' t* ]9 Z第四章具体电路设计及仿真结果4 V" P8 F* Q8 q
. K8 E3 q% M, u" k3 n
4.1采样保持电路$ _0 Y$ z8 Y4 I7 e
7 X0 m9 h& B1 F6 K- l4.2.1电容器阵列
/ J( N, F$ A" d% o+ U0 I, O4.2.2开关. |: T3 W3 G6 G
4.2.3转换时间& k6 K' J0 _1 |: g. `
$ W V! W* a" o& s+ [$ i; z) H
4.3电压比较器3 c, {* W. w) }
: H# |% O4 O- C# ^) B. g
4.3.1所采用的电路结构1 d, k4 P" f4 D* c! c$ j/ l' s
4.3.2前置放大器和锁存比较器电路的设计
8 K8 A# f1 d. \/ z$ c% E" D4.3.3输入电容
3 t- W; W! ~: @ E. X4.3.4比较器的仿真结果- w2 y7 m7 v6 @/ |+ y1 ^: r I5 L
( F5 C5 ~* Q8 T$ i4.4运算放大器的设计# A7 {3 o. H; ]6 H6 S
! K( y* m" M5 U8 L4.4.1 CMOS运算放大器的主要特性
9 k* Y* e& j r2 K4.4.2运算放大器的设计! ]6 B( p/ ]1 o
& E* O# L: v; u9 A: o2 V4.5逐次逼近寄存器的设计(SAR)1 B3 _: Y1 E2 N. u+ w f
* K7 D/ Q' F& v! ]
第五章模数转换器的仿真结果
( e8 B7 h$ m' d) A4 e7 i3 V7 s) K+ g, y* X$ x' h* F* p/ ]
5.1电路仿真的基本思想$ e, e5 }, r, B/ |- F* f X+ D
5.2采样保持电路的仿真& R: \5 m, l) j4 l
5.3系统级仿真: D# k& X2 H3 _* Q2 k; j
5.3.1静态参数仿真6 y$ u; k9 f; \
5.3.2动态参数仿真5 R9 }# K4 L* {1 A
& D5 r3 d8 j# H* Z. H- L* V4 j5 M& V
第六章结论与展望
% x- y* _1 U3 o5 ?& u6 d
+ @( M* L+ o7 C3 g; b8 b& j6.1工作总结
7 X" u$ }! {: y O6.2工作展望
. X/ e' \( Z- O3 j& e" \1 K: r% o' ?4 P1 V X# u& [( t
' [% X& q( ~) X9 }4 S
4 V: F7 l8 L. j( L$ M3 V& w- j
+ k# Z$ L/ f% Z. i
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