低功耗循環(huán)結構模數(shù)轉換器(Cyclic ADC)的優(yōu)化設計.pdf

1、紅外成像技術的發(fā)展有著悠久的歷史,在工業(yè)、生活、醫(yī)療、軍事等很多領域發(fā)揮著重要的作用。其中,紅外焦平面CMOS讀出電路由于工藝上的兼容性和低功耗特性,發(fā)展為紅外探測的重要方向和關鍵技術。90年代之后,ADC的集成使CMOS集成電路向著大面陣、低功耗、數(shù)字化和智能化的趨勢發(fā)展。
　　 本論文探討一款應用于“長線列紅外探測器讀出電路芯片”的ADC設計,是在傳統(tǒng)結構上的改進設計。結合系統(tǒng)整體要求和傳統(tǒng)結構中遇到的問題,對ADC子電路結

2、構進行了改進,并在設計指標上做出提高,最終設計一款精度為10 bit,轉換速率為250 KHz的循環(huán)結構模數(shù)轉換器(Cyclic ADC)。
　　 由于系統(tǒng)對ADC提出低功耗的要求,而速度精度要求適中,所以在系統(tǒng)上選擇Cyclic ADC的架構,通過單級循環(huán)轉換的方式來降低器件數(shù)量,從而降低功耗,減小版圖面積。同時采用RSD的編碼方式,使ADC增強對比較器閾值偏差的克服能力。具體電路設計之前,通過系統(tǒng)仿真驗證了ADC整體架構的可

3、行性,并對子模塊結構的選取,進行了數(shù)學上的論證,也通過系統(tǒng)仿真確定了不理想因素對ADC整體性能的影響,相對于傳統(tǒng)結構,給出了各子電路新的設計指標。最后在Cadence中完成了MDAC、運算放大器,比較器,時鐘產生電路和數(shù)字校正模塊的設計。這里,采用了新的MDAC結構(減少電容數(shù)量),增加了消失調技術,重新設計運算放大器,同時也采用了新的比較器結構,降低了比較器的失調誤差。在Chartered0.35μm工藝下,對ADC整體性能進行了仿真