【摘 要】
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随着社会的发展,人们需要处理的信息越来越多。数字信号处理技术为人们提供了进入大数据时代的有力工具。而模数转换器正是将模拟信号转换为数字信号的关键模块。逐次逼近式模数转换器（SAR ADC）因其简单的结构、较低的功耗和良好的改进潜力在诸多结构中脱颖而出,成为模数转换器研究的热点,广泛地应用在各种移动设备和医疗设备当中。本文在详细介绍和分析SAR ADC原理的基础上,采用180nm工艺,设计了一款10
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随着社会的发展,人们需要处理的信息越来越多。数字信号处理技术为人们提供了进入大数据时代的有力工具。而模数转换器正是将模拟信号转换为数字信号的关键模块。逐次逼近式模数转换器（SAR ADC）因其简单的结构、较低的功耗和良好的改进潜力在诸多结构中脱颖而出,成为模数转换器研究的热点,广泛地应用在各种移动设备和医疗设备当中。本文在详细介绍和分析SAR ADC原理的基础上,采用180nm工艺,设计了一款10bit同步时序SAR ADC,并在此基础上进行改进,设计了一款14bit异步时序SAR ADC。传统的电荷式SAR ADC,其电容阵列排布遵循2的幂次叠加,整体面积也随着精度的上升而成指数增大。本文在设计中,使用分段电容结构,将整体电容阵列分为LSB和MSB两个部分,减小了整体的电容面积。此外,在MSB段的电容阵列中加入了冗余位,以此减少ADC误码的影响。通过对于同步时序和异步时序两种结构的设计和比较,最终选择了TSPC模块搭建的异步时序结构,并且对于切换的过程加以改进,相较于传统的下级板电容切换方式,整体电容阵列的面积减小了一半。最终设计的14bit SAR ADC在5MS/s的采样率下,有效位数13.5位,SNDR83.03d B,品质因数20.7f J/conversion–step,达到了较好的性能。
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