逐次逼近ADC的算法研究.pdf

1、逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）具有中等轉(zhuǎn)換速率，精度高的特點(diǎn)，適合實(shí)現(xiàn)12位到16位的ADC，在電池供電的儀表、工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文根據(jù)逐次逼近型ADC的特點(diǎn)，研究并設(shè)計(jì)了適用于16位逐次逼近ADC的算法，并且對(duì)設(shè)計(jì)的芯片進(jìn)行了流片和測(cè)試。 在實(shí)現(xiàn)高精度的逐次逼近ADC時(shí)，傳統(tǒng)電荷重分布的二進(jìn)制搜索算法過(guò)于簡(jiǎn)化，已經(jīng)不能滿足16位ADC設(shè)計(jì)的要求。本論文在逐次逼近算法上對(duì)傳統(tǒng)的二進(jìn)制搜索算法進(jìn)行優(yōu)化，并且

2、證明在芯片面積大大減小的條件下優(yōu)化后的算法能實(shí)現(xiàn)完全相同的功能；考慮到寄生電容的影響和工藝偏差，論文中還提出了耦合電容誤差校準(zhǔn)算法，并引入權(quán)電容失配校準(zhǔn)算法，用以提高ADC的精度。 在高精度的ADC設(shè)計(jì)中，算法與實(shí)際電路的緊密結(jié)合也是整個(gè)ADC設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。在總體電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，論文在傳統(tǒng)的電荷重分布式逐次逼近DAC的基礎(chǔ)上加入誤差校準(zhǔn)電路以及相應(yīng)的誤差存儲(chǔ)和誤差積累電路，用以實(shí)現(xiàn)權(quán)電容失配校準(zhǔn)算法；耦合電容誤差校準(zhǔn)算法主

3、要是針對(duì)DAC中三個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)存在的寄生電容，所以在寄生參數(shù)提取后對(duì)核心電容進(jìn)行版圖優(yōu)化時(shí)根據(jù)計(jì)算值對(duì)兩個(gè)重要的耦合電容值進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了耦合電容誤差校準(zhǔn)算法。這些算法對(duì)電路性能的提高，在16位電荷再分配逐次逼近型ADC的設(shè)計(jì)中通過(guò)Cadence環(huán)境下的Spectre仿真工具進(jìn)行后仿真得到了驗(yàn)證，并且在電路設(shè)計(jì)上確保16位精度的實(shí)現(xiàn)。 最后，芯片在0.6μm 2P3M BiCMOS工藝上流片成功，并在搭建的測(cè)試平臺(tái)上對(duì)ADC芯片進(jìn)