ADC在系統(tǒng)芯片中的應(yīng)用研究.pdf

1、系統(tǒng)芯片(System-on-a-Chip，SoC)是當今超大規(guī)模集成電路的發(fā)展趨勢。它在單一芯片上實現(xiàn)了信號采集、轉(zhuǎn)換、存儲、處理和I/O等功能，構(gòu)成了一個完整的系統(tǒng)。其中，外界模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號是系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)。隨著 SoC技術(shù)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊變得越來越重要，因此對于易嵌入可重用的ADC IP核的需求也就變得越來越迫切。
　　本文首先對SoC技術(shù)、模擬IP核的應(yīng)用、A/D轉(zhuǎn)換器的歷史和現(xiàn)狀作了簡要介紹。然后分

2、析ADC的性能參數(shù)和各類型ADC的工作原理。根據(jù)性能參數(shù)要求選擇了逐次逼近式ADC作為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并進行子模塊劃分。接下來，對ADC核心部分的DAC、比較器、逐次逼近寄存器進行了詳細設(shè)計。為了提高易嵌入性，擴展其功能，設(shè)計了ADC IP核的外圍數(shù)字電路。主要包括A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器和控制寄存器，以提供對外時序匹配的數(shù)字接口和更多可配置功能。同時考慮到減少數(shù)字電路噪聲，提高A/D轉(zhuǎn)換精度和降低功耗，設(shè)計了sleep工作狀態(tài)和時鐘產(chǎn)生電路。最

3、后介紹了實現(xiàn)ADC模擬量輸入通道選擇和參考電壓選擇所需的核外輔助電路。
　　在Cadence開發(fā)環(huán)境下利用Spectre-Verilog對IP核全電路進行數(shù)模混合仿真，證明ADC實現(xiàn)了模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能，分辨率達到10位。在電源電壓5V條件下，失調(diào)誤差、增益誤差、INL和DNL都小于±1LSB，符合性能參數(shù)的要求。單調(diào)性也得到滿足。通過功耗測試，驗證了在sleep狀態(tài)下，ADC外圍數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲得到減小，提高了A/D轉(zhuǎn)換精度并降低