標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字CMOS工藝下視頻模擬前IP核的設(shè)計(jì).pdf

1、視頻模擬前端芯片主要的功能是對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行濾波、放大和量化,使模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以被數(shù)字信號(hào)處理模塊處理的數(shù)字信號(hào)。視頻模擬前端被廣泛地應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、數(shù)字電視和監(jiān)視器等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中。因此,設(shè)計(jì)高性能、高兼容性、低成本的視頻前端芯片具有很大的市場(chǎng)價(jià)值。本文的研究課題是帶寬和增益可配置的高速、高精度、低功耗的視頻模擬前端(videoanalogfrontend,VAFE)IP核。
　　 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)10位精度、10

2、0兆赫茲采樣頻率的視頻模擬前端IP核。該IP核的主要模塊有箝位電路、低通濾波器(lowpassfilter,LPF)和集成了可編程增益放大器(programmablegainamplifier,PGA)的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analogdigitalconverter,ADC)。本文研究了視頻模擬前端各主要模塊性能和模擬前端的整體性能之間的關(guān)系,并在這些研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)系統(tǒng)性能可配置的設(shè)計(jì)思想,提出了適合各個(gè)模塊的不同的可配置方案。

3、r>　　 作者通過(guò)研究不同結(jié)構(gòu)的箝位電路,提出了適合本模擬前端的電荷泵結(jié)構(gòu)的箝位電路,利用數(shù)字信號(hào)控制箝位電路的充放電電流,實(shí)現(xiàn)了高速高精度的箝位功能。為了滿(mǎn)足視頻信號(hào)對(duì)帶寬的要求,本文提出了具有高通帶、帶寬可配置的低通濾波器。低通濾波器的最大帶寬可達(dá)40兆赫茲,并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)電阻陣列實(shí)現(xiàn)帶寬可調(diào)。
　　 最后,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)10位100兆赫茲流水線結(jié)構(gòu)的ADC。這個(gè)ADC集成了一個(gè)PGA,實(shí)現(xiàn)了增益可調(diào)。并且采用錯(cuò)列金屬叉

4、指電容和共極板金屬叉指電容來(lái)代替金屬-絕緣體-金屬(metal-insulator-metal,MIM)電容,達(dá)到了與MIM電容接近的性能。本文還使用了對(duì)稱(chēng)柵壓自舉開(kāi)關(guān)、襯底自適應(yīng)變換開(kāi)關(guān)、薄柵輸入對(duì)管運(yùn)算放大器等技術(shù),降低了ADC的功耗并且提高了線性度。這個(gè)ADC采用0.18μm標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字CMOS工藝進(jìn)行了流片和測(cè)試,電源電壓為3.3/1.8V,芯片面積為2.7mm2,測(cè)試結(jié)果顯示當(dāng)采樣頻率為100MHz,輸入信號(hào)為5.1MHz,幅度為