紅外探測器讀出電路中12位流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究.pdf

1、在數(shù)字信號處理系統(tǒng)功越來越強大的今天，流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Pipelined ADC)，由于其在低功耗高速高精度等方面的優(yōu)勢，得到越來越廣泛的應(yīng)用。 本論文從焦平面紅外探測器中高速、低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的需求出發(fā)，分析和比較了三種典型高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器功耗，確定了流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器在降低功耗上的優(yōu)越性。進而從系統(tǒng)的角度，對于影響流水線ADC性能的各種誤差來源，包括比較器的失調(diào)、余數(shù)放大器的增益、余數(shù)放大器增益的非線性、噪聲等給出了詳細的推

2、導(dǎo)和說明；并結(jié)合系統(tǒng)的要求，對放大器、比較器、模擬開關(guān)等主要電路模塊的設(shè)計進行了深入的分析。針對12位分辨率25MS/s采樣速率、良好的動態(tài)特性以及功耗優(yōu)化的設(shè)計要求，制定系統(tǒng)架構(gòu)，選用電路結(jié)構(gòu)，完成電路的設(shè)計，并通過了仿真驗證。 論文中為了實現(xiàn)噪聲和功耗的優(yōu)化，改進了傳統(tǒng)的流水線ADC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用Matlab和Excel等數(shù)學工具對系統(tǒng)進行建模分析并加以優(yōu)化，得出系統(tǒng)性能對于各關(guān)鍵模塊的性能要求；針對電路設(shè)計中的幾大難點，將

3、高性能、低功耗的增益自舉折疊式和套筒式運算放大器分別應(yīng)用于采樣保持和第一級MDAC中，提高了關(guān)鍵模塊的性能；采用了下極板采樣技術(shù)和高可靠性自舉開關(guān)的技術(shù)，基本消除了由采樣開關(guān)引入的非線性誤差；結(jié)合電荷分配型和前置放大型比較器的優(yōu)點，改進了第一級子模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的比較器，更大程度上減小了比較器失調(diào)和反饋噪聲，同時還降低了設(shè)計難度；在時鐘控制上采用改進型兩相不交疊時鐘，提高了系統(tǒng)轉(zhuǎn)換周期的可利用率。 在完成系統(tǒng)建模和電路仿真的前提下，