收藏本站
《北京工业大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

结合数字校正技术的纳米CMOS流水线ADC设计

彭蓓  
【摘要】:模数转换器(Analog-to-Digital Convertor, ADC)是现代数字信号处理系统中的关键组成模块。近年来由于计算机和通信产业的迅速发展,对ADC的性能要求越来越高。伴随着半导体CMOS工艺技术的进步,高性能低功耗ADC设计面临着新的机遇与挑战。流水线ADC由于可以同时达到高精度,高速度的性能要求,被广泛应用于通信系统中,成为近年来研究的热点。 本论文针对低供电电压条件下的流水线ADC进行研究,采用数字校正技术,简化模拟电路设计,完成了一款65nm CMOS工艺,1.2V供电电压下的高性能低功耗流水线ADC的设计以及测试工作。本论文的主要工作包括: 1.从流水线ADC的电路结构出发,针对运算放大器的非理想性因素以及MDAC(multiplying DAC,MDAC)的电容失配对ADC性能的影响,分析总结了纳米CMOS工艺技术下流水线ADC传统实现的设计约束。 2.研究了流水线ADC的数字校正方法,提出了虚拟ADC均衡技术(Virtual-ADC Equalization Technique)和偏移双通道ADC技术(Offset Split ADC Technique)。这两项技术利用CMOS工艺演进给数字电路带来的优势,结合流水线ADC的电路结构,对运算放大器的非理想性因素以及MDAC的电容失配在数字信号处理中进行了校正,从而提高了ADC系统的性能,降低了对模拟电路的性能要求,把电路复杂度从模拟领域转移到数字领域,有效 地降低了系统功耗。3.提出了数字校正均衡技术,仅用一个测试信号同时校正流水线ADC中多级MDAC的非理想因素,有效地缩短了数字校正技术处理的时间,降低了混合信号电路设计和测试的复杂度。测试结果表明采用虚拟ADC均衡技术提升流水线ADC芯片性能,达到12-bit精度的系统要求所需的采样点仅为2M,所需时间仅为0.01秒。同时,该技术保证了流水线ADC的高线性度、高精度和低成本实现,为低功耗、高精度的不同类型ADC提供了新的设计方法。 4.研究了流水线ADC的低功耗设计方法,结合虚拟ADC均衡技术设计了一款65nm工艺,1.2V供电电压下48mW 12bit 150MSPS的流水线ADC,并成功通过测试。测试结果表明所设计的ADC在功耗、性能等方面都达到了设计的要求,充分验证了本论文所提出的新的设计方法的适用性和可靠性。为了验证本论文所提出的设计方法,基于65nm CMOS工艺,1.2V供电电压下结合虚拟ADC均衡技术设计实现了九级流水线ADC芯片。同时在主机上实现了所提出的虚拟ADC均衡技术。流片后的测试结果表明,虚拟ADC均衡技术有效地消除了流水线ADC中的非理想因素:流水线ADC系统在150MS/s,6MHz输入信号的情况下,SNDR(Signal-to-Noise-Distortion Ratio)从校正前的28dB提高到校正后的67dB,SFDR(Spurious-Free Dynamic Range)从校正前的33dB提高到校正后的81dB。芯片功耗为36mW,虚拟ADC均衡技术数字电路在65nm CMOS工艺,150MHz时钟下的估计功耗为12mW。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN792

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 殷秀梅;魏琦;许莱;杨华中;;A low power 12-b 40-MS/s pipeline ADC[J];半导体学报;2010年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李伟,穆新华;基于数采技术的电源参数测量系统研究[J];仪器仪表学报;2003年S1期
2 郑金奎;高速A/D器件在电参数采集中的应用[J];兵工自动化;1999年04期
3 倪锦峰,王家楫;硅片工艺缺陷复检和自动分类系统[J];电子工业专用设备;2002年03期
4 钱国平,马怀俭;基于PXI总线的数据采集模块设计[J];哈尔滨理工大学学报;2003年06期
5 肖忠模,郑尚士;河道流量水位测验系统的单片机接口技术[J];南昌水专学报;2004年02期
6 苏志勇,曾继东;软件无线电中的宽带射频前端[J];电子产品世界;2001年09期
7 谢靖,谢琼,樊文有;基于数字信号处理器TMS320C5410的图像匹配系统[J];科技进步与对策;2003年S1期
8 刘明宇,陈睿;基于DSP和USB总线的高频超声数据采集系统[J];电子产品世界;2003年06期
9 李素芬,李刚,孙景发;新型流水线型模数转换器的接口技术[J];国外电子测量技术;2003年03期
10 刘飞,贾嵩,卢振庭,刘凌,吉利久;带主从式T/H电路的折叠插值A/D转换器[J];半导体学报;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨雄敏;刘昌举;祝晓笑;吴治军;熊平;;一种CMOS图像传感器ADC的高速高精度S/H电路[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 罗乐;;ADC12产品精炼前后质量对比[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年
3 韦刚;黎小华;;工艺条件对ADC12材料性能的影响[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年
4 Banymandhu;于学文;张少娟;杨建;段小艺;李艳;张卫善;郭佑民;;Comparing ADC and FA in the diagnosis of HIE:aeta-analysis[A];中华医学会第十八次全国放射学学术会议论文汇编[C];2011年
5 王海强;崔龙;黄海;;改进ADC方法在振动控制中的应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
6 陈睿;陆妩;任迪远;郑玉展;王义元;费武雄;李茂顺;兰博;;不同偏置条件的10位CMOS模数转换器的辐射效应[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第7册)[C];2009年
7 臧乐乐;潘建基;张瑜;洪金省;姚逸琦;邹长棪;苏颖;陈韵彬;;基于MR表观弥散系数的早期变化预测荷人鼻咽癌裸鼠移植瘤辐射敏感性[A];第七届全国癌症康复与姑息医学大会大会论文集和专题讲座[C];2011年
8 ;Nonlinearity Analysis of CMOS LNA Based on Volterra Series[A];2002海峡两岸三地无线科技研讨会论文集[C];2002年
9 刘超铭;李兴冀;耿洪滨;;不同粒子辐射条件下CMOS器件电离辐射损伤效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
10 范兵;刘岩;华斯亮;王东辉;侯朝焕;;一种高速低功耗CMOS电荷分配型动态比较器[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;CCD、CMOS:谁将主宰潮流[N];中国计算机报;2001年
2 陕西 何兴明;CMOS电池的放电技巧[N];电脑报;2002年
3 马大光;轻松玩转CMOS[N];中国电脑教育报;2002年
4 江苏 鲁思慧;新型CMOS开关去抖器MAX6816及应用[N];电子报;2002年
5 宋德军;不可忽视的CMOS问题[N];电脑报;2002年
6 成都 李平;CMOS和TTL电路的特点、区别及使用注意事项[N];电子报;2011年
7 本报记者 卜娜;Radware:云端的控制者[N];中国计算机报;2011年
8 子良 摘译;通用CMOS/TTL逻辑和时钟探头[N];电子报;2009年
9 记者 韩晓民;ADC青睐宽带接入[N];人民邮电;2001年
10 记者 孙文博/北京;CMOS SoC解决方案出炉[N];电子资讯时报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 彭蓓;结合数字校正技术的纳米CMOS流水线ADC设计[D];北京工业大学;2011年
2 吴笑峰;高精度sigma-delta ADC的研究与设计[D];西安电子科技大学;2009年
3 张章;低电压低功耗CMOS流水线模数转换器研究与实现[D];复旦大学;2010年
4 朱天成;微光CMOS图像传感器关键技术研究[D];天津大学;2010年
5 邵轲;数字脉冲式超宽带接收机的研究和关键模块的设计[D];复旦大学;2010年
6 王向展;数字多媒体接收系统前端关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
7 李浩;深亚微米CMOS工艺下模拟集成电路的数字增强技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 佟星元;纳米级CMOS逐次逼近A/D转换器设计研究与实现[D];西安电子科技大学;2011年
9 郭志勇;可重构电路系统设计与应用研究[D];电子科技大学;2011年
10 李金凤;用于单片集成传感器的低功耗模数转换器研究与实现[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡坤明;12bit,100MS/s采样率流水线ADC的设计与实现[D];浙江大学;2011年
2 张伟;12位40MSPS流水线ADC关键单元的设计[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 陈丽坤;一种高速流水线ADC的研究[D];北京交通大学;2011年
4 刘元;超高速ADC折叠内插结构与电路设计[D];电子科技大学;2010年
5 童紫平;一种12位50MSPS低功耗流水线ADC的研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 冯晓东;降低接收机ADC精度的数字补偿方法的研究[D];上海交通大学;2011年
7 刘晓静;混合信号集成电路测试精度的优化方法[D];北方工业大学;2010年
8 杨巧;流水线ADC系统级功耗优化方法的研究与实现[D];浙江大学;2011年
9 黄岩;流水线模数转换器的研究与设计[D];湖南大学;2010年
10 席改娟;8位250MSPS流水线型ADC的研究与设计[D];西安电子科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026