一種14位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計.pdf

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路可實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換,是混合信號集成電路與系統(tǒng)的重要組成部分,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域。逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(SAR ADC)由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗較低,轉(zhuǎn)換速率適中和低溫性能好等綜合優(yōu)勢,成為紅外探測器低溫讀出電路的核心模塊。同時成像系統(tǒng)對ADC轉(zhuǎn)換精度的要求不斷提高,受芯片制造過程中電容匹配精度的影響,12位以上的SAR ADC需要進(jìn)行數(shù)字校準(zhǔn)。本文針對一種用于面陣紅外探測器讀出電路的14位SA

2、R ADC開展設(shè)計。
　　論文詳細(xì)介紹了ADC的系統(tǒng)架構(gòu)、工作原理和評價指標(biāo),系統(tǒng)分析了SAR ADC的非理想因素,提出了一種可以分辨正負(fù)誤差電壓的數(shù)字校準(zhǔn)算法。本設(shè)計主要分為三個部分:(1)DAC采用三段式電容陣列,使用的單位電容僅為96個,節(jié)省了芯片的面積,采用特定的時序獲取校準(zhǔn)碼,通過校準(zhǔn)碼可實現(xiàn)-5mV?5mV的電壓補償量程,通過設(shè)計校準(zhǔn)DAC,可實現(xiàn)20uV的補償精度;(2)使用兩款比較器相互配合,提高了本設(shè)計的SAR

3、ADC的校準(zhǔn)精度和轉(zhuǎn)換速度。其中,用于獲取校準(zhǔn)碼的比較器可以有效分辨20uV的電壓差,用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的比較器可以在39ns的時間內(nèi)分辨75uV的電壓差;(3)版圖設(shè)計時考慮了主DAC和校準(zhǔn)DAC中電容的匹配,通過良好的隔離,確保校準(zhǔn) DAC準(zhǔn)確地獲取校準(zhǔn)碼,有效地提高了ADC的精度。
　　論文工作對電路進(jìn)行了前仿真,完成了電路的版圖設(shè)計并進(jìn)行了后仿真工作。本文設(shè)計的SAR ADC采用charted0.35um2P4M的工藝進(jìn)行設(shè)計,