高速高精度数模转换器的研究与设计
高速全并行模数转换器的研究与设计的开题报告
高速全并行模数转换器的研究与设计的开题报告1.选题背景及意义：模数转换器是一种将模拟信号转换成数字信号的电路，广泛应用于信号处理、通信和控制等领域。
而目前数字-模拟转换器（DAC）和模拟-数字转换器（ADC）的主要瓶颈之一就是转换速度和位宽。
通过并行化技术，可以显著提高模数转换器的速度和位宽，从而满足更高的数据处理需求。
本文将重点研究高速全并行模数转换器的设计与优化。
2.研究内容：（1）研究并实现全并行架构的模数转换器电路，并设计高速的数字-模拟转换器和模数-数字转换器电路。
（2）研究并实现高速的运算单元，包括数字信号处理器（DSP）和场效应晶体管（FET）。
（3）优化电路的结构和参数，以提高转换速度和精度。
（4）进行仿真和实验验证，验证所设计的模数转换器是否满足设计要求和应用场景。
3.研究方法：（1）对模数转换器的基本原理和现有技术进行整理、分析和比较，为设计提供理论基础。
（2）采用Verilog HDL语言进行模拟与设计验证。
Verilog是一种硬件描述语言，可以模拟电路功能、实现电路行为级仿真和硬件的快速原型制作。
（3）通过CMB仿真工具进行电路性能分析和验证。
（4）设计并搭建电路实验平台，进行硬件测试和性能验证。
4.预期研究结果：本研究将设计出一套高速、精度高的全并行模数转换器电路，并进行实验验证。
实验结果将用于验证电路性能是否满足设计要求，并与现有的模数转换器等技术进行比较。
通过优化电路结构和参数，可以进一步提高转换速度和精度，从而满足更高的数据处理需求。
本研究对于数字通信、控制领域的发展以及对于我国电子工业的进一步提升具有重要的意义和价值。
高精度Sigma-Delta ADC 芯片设计研究
高精度Sigma-Delta ADC芯片设计研究刘庆一1 孙艳杰2 孙文海1 刘瑞华1 赵义强21.大唐半导体科技有限公司 山东省青岛市 2661002.齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科学院自动化研究所 山东省济南市 250014摘 要： S igma-Delta ADC利用过采样技术和噪声整形技术提升转换精度，高转换精度需要高过采样率，严重限制了电路的转换速度，本文针对高速高精度模数转换需求，提出基于高阶调制器结构、多比特量化和双采样技术的ADC结构，降低高精度转换所需的过采样率需求，提高电路的转换速度；结合带有前馈支路的单环调制器结构和多比特量化方式，大力缩减积分器输出摆幅，降低放大器设计难度和功耗，解决多级级联结构的稳定性差问题。
关键词：高精度模数转换器 Sigma-Delta调制器 5-bit SAR量化器1 引言近年来，随着传感器技术的发展，各类传感器广泛应用于工业及汽车电子产品等领域。
模数转换器（ADC）作为传感器信号数字化的重要电路单元，对其精度及速度要求较高[1,2]。
Sigma-Delta ADC利用过采样和噪声整形技术，可以提高信号的信噪比，提升转换精度[3,4]。
本文专注于高精度模数转换器芯片的设计，研究面向车规级传感器信号采集应用的16-bit高精度、低噪声微弱电信号采集和模数转换电路的架构设计技术，以及低噪声设计技术、失调消除技术、高性能信号缓冲器轨到轨输入级设计技术。
设计高精度、数据率可调Sigma-delta调制器，低通带纹波降采样滤波器设计技术，低噪声参考电压产生技术、电源和共模干扰抑制技术，实现高可靠高精度Sigma-Delta型模数转换器芯片。
2 总体方案总体架构如图1所示，由多位SigmaDelta调制器、重建滤波器、可编程抽取滤波器、FIR滤波器以及输入缓冲器、控制逻辑等构成。
片内集成基准电压驱动缓冲器以及用于输入信号缓冲、电平转换的差分放大器，形成高度集成的紧凑型数据采集器件，消除复杂模拟前端信号处理电路设计需求，简化ADC使用。
6位高速CMOS数模转换器集成电路的研究和设计中期报告
6位高速CMOS数模转换器集成电路的研究和设计
中期报告
研究目标：
本次研究的主要目标是设计和研究一款6位高速CMOS数模转换器集成电路。
该电路需要具备高精度和较高的采样速率，可应用于多种场合，如音频处理，信号转换等。
研究内容：
1.设计电路的基本框架和结构
根据目标要求，本次研究将采用分段逼近法实现数模转换，同时结合CMOS技术进行高速、高精度的AD转换器设计。
通过对已有的AD转换器的分析和比较，确定本次研究的电路基本框架和结构。
2.电路模块设计
电路模块设计包括电压参考电路，采样保持电路，放大器电路，以及数字输出模块等。
每个模块都需要进行详细的设计和优化，以达到高精度和高速的要求。
3.电路仿真和测试
在设计完成后，需要使用仿真软件进行电路仿真，确定电路的性能指标和误差范围，进一步进行优化。
同时，还需要进行实际测试，验证电路的性能和稳定性。
研究意义：
本次研究的成果将能够满足多种场合下的数字信号处理需求，尤其是在音频处理、信号转换等领域应用广泛，具有很高的实用性和经济价值。
另外，通过本次研究，还可以深入了解和掌握CMOS技术在数字信号处理中的应用，为今后的研究和应用奠定基础。
高速数据转换器设计
高速数据转换器设计随着电子通信和数据处理技术的不断发展，高速数据转换器已成为实现数字信号与模拟信号之间的转换和互联的核心器件之一。
在许多应用场景中，高速数据转换器还需要满足高性能、低功耗、小尺寸等多重需求。
因此，设计高速数据转换器是一个非常有挑战性的工作。
高速数据转换器是一个复杂的电路系统，包括模拟输入端、采样保持电路、量化电路和数字输出端等多个模块。
在设计过程中，需要综合考虑这些模块的互相影响，以实现系统的协同工作。
下面将从模拟输入端、量化电路和数字输出端三个方面，对高速数据转换器的设计进行深入探讨。
1. 模拟输入端设计高速数据转换器的模拟输入端通常采用差分输入电路。
差分输入电路具有抗干扰能力强、共模噪声小等优点，对于高速数据采集和传输尤为重要。
在设计差分输入电路时，需要考虑其输入阻抗、反射系数、共模抑制比等指标。
一般采用电源共模驱动的方式，提高差分输入电路的动态范围和抗干扰能力。
此外，模拟输入端还需要考虑输入信号的带宽和增益平衡等问题。
为了实现更高的采样率和精度，传输线路必须满足匹配电阻、相等长度和相同传输速度等要求。
增益平衡则需要通过设计优良的级间电容、电感和电阻等来实现。
2. 量化电路设计量化电路是高速数据转换器的核心部件之一，直接影响ADC 的精度和带宽。
量化电路的常见结构有逐级比较型、Sigma Delta 型和Flash型等。
逐级比较型适用于中低速率、中低精度的应用，采用上升或下降方法进行比较和决策；Sigma Delta型适用于高速率、高精度的应用，采用积分-差分算法进行累积和虚化等操作；Flash型适用于高速率、低精度的应用，采用并行比较电路实现数字量化。
在量化电路设计中，需要考虑如何提高系统的信噪比和动态范围，并保证量化误差的线性度和精度。
对于系统的非线性误差和谐波失真等问题，可以采用校正方法进行补偿。
3. 数字输出端设计高速数据转换器的数字输出端连接到数字信号处理器、FPGA 等数字信号处理器件，其输出数据格式一般为并行、串行、LVDS 等。
高速高精度DAC设计研究
高速高精度DAC设计研究近年来，随着电子设备的高速化和精度要求的提高，高速高精度数字模拟转换器（DAC）的设计研究变得越来越重要。
DAC 作为一种将数字信号转换为模拟信号的关键器件，广泛应用于通信、音频、视频等领域。
在高速高精度DAC设计中，有几个关键的方面需要考虑。
首先是分辨率和采样率。
分辨率决定了DAC能够精确表示的数字信号的数量，而采样率则决定了DAC能够处理的最高频率。
高分辨率和高采样率能够提供更准确、更真实的模拟信号输出。
其次是信噪比（SNR）和失真。
SNR是衡量DAC输出信号质量的重要指标，它表示DAC输出信号与噪声的比值。
高SNR 意味着更低的噪声水平，使得模拟信号更清晰、更可靠。
而失真则是指DAC输出信号与输入信号之间的差异，包括非线性失真和量化失真等。
降低失真对于提高DAC的性能至关重要。
此外，时钟频率和抖动也是高速高精度DAC设计中需要关注的要素。
时钟频率决定了DAC的工作速度，而抖动则是指时钟的不稳定性。
高时钟频率和低抖动能够提供更快的数据转换速度和更稳定的性能。
在高速高精度DAC设计中，有几种常见的技术和方法被广泛采用。
其中之一是采用多位元交错结构。
这种结构将较高分辨率的DAC拆分成多个较低分辨率的子DAC，并将它们交错连接，以提高整体的分辨率和采样率。
另一种常见的技术是采用校准技术。
通过对DAC进行校准，可以减小非线性失真和量化失真，提高DAC的精度和性能。
综上所述，高速高精度DAC设计研究具有重要的理论和实践意义。
通过研究和优化DAC的分辨率、采样率、信噪比、失真、时钟频率和抖动等关键指标，可以提高DAC的性能和可靠性，满足现代电子设备对高质量模拟信号的需求。
未来的研究可以继续探索更先进的技术和方法，以进一步提升高速高精度DAC 的设计水平。
高精度sigma-delta ADC的研究与设计的开题报告
高精度sigma-delta ADC的研究与设计的开题报告一、课题背景及研究概述随着现代通信和控制系统的不断发展，对于高精度ADC（模数转换器）的需求越来越高。
其中，sigma-delta ADC由于其廉价、低功耗、高精度等特点，已成为当前最常用的ADC类型之一。
本课题旨在研究和设计一种高精度sigma-delta ADC，以满足现代通信和控制系统的需求。
二、研究内容和技术路线本课题的研究内容主要包括以下几个方面：1.研究sigma-delta ADC基本原理及相关知识，建立模型并进行仿真分析。
2.进行模拟电路设计，包括模拟滤波器、带通反馈、数字校正等模块的设计与实现。
3.对比分析不同的模拟电路设计方案，确定最优方案。
4.设计数字模块，包括数字滤波器、数据输出接口等模块。
5.验证设计结果，并进行实际硬件实现。
技术路线：1.研究sigma-delta ADC基本原理及相关知识研究sigma-delta ADC基本原理及相关知识，掌握其核心理论基础，建立数学模型。
通过仿真分析，了解其性能和局限性，为后续电路设计提供理论支持。
2.进行模拟电路设计根据所得理论模型，进行模拟电路设计，优化控制方式、极限降噪、有效抑制非线性畸变等方面，确保ADC的高精度和稳定性。
3.设计数字模块设计数字滤波器，完善数据输出接口等数字模块，以实现最终的数字转换，并保证输出数据的稳定性和高精度。
4.验证设计结果并实现硬件对整个ADC系统进行模拟、实验验证，确保最终产品满足设计要求。
并进行硬件实现。
三、研究意义和预期成果通过本课题的开展，能够深入了解sigma-delta ADC的基本原理和核心技术，掌握其设计方法和实现技巧。
通过设计一种高精度sigma-delta ADC，为现代通信和控制系统的数字转换需求提供新型解决方案。
同时，本课题的预期成果还包括：1.研究sigma-delta ADC的性能和优化方法，提高其转换效率和准确性。
三位高速数模转换器设计的开题报告
三位高速数模转换器设计的开题报告题目：高速数模转换器设计一、研究背景在数字信号处理领域，数字信号通过数字信号处理器（DSP）进行处理后，需要将数字信号转换成模拟信号，以便输出到模拟电路或其他系统中。
数模转换器（ADC）是将连续时间的模拟信号转换成离散时间的数字信号，而模数转换器（DAC）则是将数字信号转换成相应的模拟信号。
数模转换器是现代通信和控制系统中重要的组成部分，常见于无线通信、音频和视频处理等领域，因此开展高速数模转换器的研究与设计事关重要。
二、研究内容本课题将研究设计三种不同的高速数模转换器：1. 高速并行式数模转换器：利用并行设计将数模转换速度提升至更高的水平，实现更高效的数字信号处理。
2. 高精度矩阵式数模转换器：通过矩阵式的结构设计和更高的采样精度，提高数模转换器的精度和性能。
3. 基于Delta-Sigma技术的数模转换器：利用Delta-Sigma技术实现更高的采样精度和抗干扰性能，适用于对信号精度和抗干扰性能要求较高的场景。
三、研究意义本研究的意义在于：1. 通过研究三种不同的高速数模转换器设计方案，进一步提高数模转换器的性能和精度，以满足不同应用场景的需求。
2. 在数字信号处理领域的工程应用中，提高数字信号处理的速度和效率。
3. 推动数字信号处理技术的发展，并在实际应用中发挥更大的效益。
四、研究方法1. 对三种不同的高速数模转换器设计方案进行研究和分析，确定设计方案。
2. 利用FPGA进行数模转换器的模拟和仿真验证。
3. 设计完整的电路原型，并对性能进行测试和优化。
五、预期研究成果1. 三种不同高速数模转换器的设计和论文撰写。
2. 数模转换器的FPGA仿真和电路原型。
3. 数模转换器性能测试数据和最终的数模转换器性能指标。
高速10比特数模转换器的设计的开题报告
高速10比特数模转换器的设计的开题报告一、选题背景随着信息技术的快速发展，数模转换器逐渐成为了现代电子产品中不可或缺的重要部分。
数模转换器能够将数字信号转换为模拟信号，使得数字系统和模拟系统之间的数据传输成为可能，具有广泛的应用前景。
在汽车电子、通信系统、音频设备等许多领域中，数模转换器都起着至关重要的作用。
因此，研究与设计高速的数模转换器成为了当前热门的研究方向之一。
二、选题意义数模转换器可广泛应用于许多领域，例如通信和音频领域等。
数模转换器通常采用顺序逼近型转换器(SAR)结构，它是目前应用最广泛、转换速率最高的一种型号结构。
高速作为数模转换器的一个重要性能指标之一，通常受到许多因素的影响，如分辨率、采样频率、电源电压等等。
因此，对于设计高速数模转换器，在保证转换精度的同时提高其转换速率，对于提高现代电子产品的整体性能和稳定性具有重要意义。
三、选题内容本次课程设计的主要内容是设计和实现一个高速10比特数模转换器。
软件方面，主要使用了Cadence Virtuoso软件进行电路设计和模拟。
硬件方面，进行了电路图设计和检查，将设计结果导出为实际的硬件结构图，并通过实际测试和性能评估进行验证和优化。
四、预期成果本项目预期实现的成果是一套可靠的10比特数模转换器系统，具有较高的转换速率和稳定性。
此外，还将得到有关数模转换器性能分析和测试的详细报告，对其进一步优化或外部应用提供有力支持。
五、总结本课程设计将会集中研究数模转换器的理论基础和实际运用，重点研究高速10比特数模转换器的设计和实现。
通过本次课程设计，将进一步提高基础理论学习，掌握数字电路设计方面的关键技术和实践经验，以及为今后的科研工作奠定基础。
高性能模数转换器设计
高性能模数转换器设计现代通信、计算机和控制技术中，数字信号处理系统已成为不可或缺的一部分。
而数字信号处理涉及到高速数据的数字化、处理、传输和输出，其中模数转换器（ADC）是最关键的设备之一。
ADC主要功能是将模拟信号转换为数字信号，其准确性和速度是数字信号处理系统的核心指标之一。
本文将介绍高性能模数转换器的设计方法和关键技术。
一、模数转换器介绍模数转换器是将模拟信号转换为数字信号的电子设备，其主要可以分为以下几类：1.积分型模数转换器：基本架构包含一个积分电路，该电路将模拟输入信号积分后转换为模拟电平，然后通过一个比较器，将其转换为数字输出。
2.逐次逼近型模数转换器：基本架构包含一组二进制单比较器和一个逐次逼近数字量级电路，通过比较器的二进制比较将输入模拟信号分为不同电平区间，最终逼近输入数字信号的真实值。
3.闪存型模数转换器：基本架构包含一组2^n个比较器，其中n为ADC的比特数，可在短时间内完成对不同电平区间的比较，实现时间快速转换。
二、高性能模数转换器设计关键技术高性能模数转换器应具有高速、高分辨率、低失配和低功耗等特点。
下文将详细介绍高性能ADC的设计关键技术。
1.采样保持电路设计ADC的输入信号在进行转换之前需要进行采样保持处理，即将输入模拟信号保持一段时间并进行采样以获得其输出电平。
采样保持电路通常采用采样电容或开关电容等方式实现。
采样保持电路应满足高保真、高带宽等要求，同时还应考虑输入电容、开关电容等参数，在设计中需综合考虑各方面因素。
2.比较器设计比较器是ADC最为核心的模块之一，其精度、功耗和速度是ADC关键指标之一。
比较器主要包括前级放大器、比较器和后级反馈增益等部分。
在设计时应考虑误差源、干扰和延迟等因素，采用低功耗设计、校准技术、噪声滤波和降噪等手段实现。
3.数字电路设计数字电路是ADC的另一个重要部分，主要包括采样保持电路、编码器、计数器和时钟电路等。
数字电路设计需要考虑时钟精度、抖动、功耗、归零电路和进位延迟等因素，通过合理的电路设计、时钟同步和抖动校准等技术实现高性能ADC设计。
一种16位高速数模转换器(DAC)的设计与实现
一种16位高速数模转换器（DAC）的设计与实现
引言
随着微电子技术的快速发展，数模转换器(DAC)作为连接数字世界和模
拟信号之间的桥梁正发挥着越来越重要的作用，而且现代计算机、无线通讯等
信息产业的不断进步，对DAC 的速度、精度等性能指标也不断提出更高的要求。
为满足现代航天高科技产业对高速高精度DAC 芯片的需求，本文基于Mixed-Signal(混合信号)CMOS 工艺技术，设计了一个采用分段式电流舵结构的16 位400MSPS 的D/A 转换器，论文第二节在理论分析和电路设计基础上确定了该DAC 的系统结构及工作原理，第三节给出了电路中采用的自校准技术及
其设计实现，流片后电路的实测结果在第四节予以说明，最后给出论文研究工
作的简要总结。
16 位400M DAC 的系统构架
在目前常用的DAC 结构中普遍采用的是电流输出型DAC，这是因为电
流输出有着速度快、电源利用率高、应用广泛、输出范围宽等特点，使得该结
构的DAC 适合于高速高精度的设计要求。
要实现高速高分辨率的DAC，通常采用分段电流舵的结构，即温度计码和二进制码相结合的控制结构。
温度计码具有优良的单调性但其复杂度、面积
和功耗会随着位数的增加而急剧增大，二进制码具有结构简单的特点但会影响DAC 单调性和动态性能，所以需要在面积、功耗、复杂度和性能之间进行折衷。
本论文所采用的分段电流舵DAC 电路结构[1]也是基于面积[2]和电流源开关布
线复杂性与电路性能之间的考虑，我们首先利用MATLAB 仿真工具仔细研究
了温度计码和二进制码对整个电路系统性能的影响，并确定了整个DAC 转换。
高速高精度ADC的研究与设计
高速高精度ADC的研究与设计作者：王俊博来源：《科学与财富》2017年第32期摘要：当前来看，单独的ADC模拟输入带宽是存在限制的，其自带的混合滤波器组无法在模拟信号中采样。
本文建立了一个低通滤波器和混频器基础之上的模型，并且从时间和频率这两个维度上建立了一个高速度、高精度的ADC系统，当前来看已经可以满足无线电以及雷达等多重需求了。
关键词：抽取器；ADC系统；混合滤波器组ADC全名为模数转换器件，这个接口部件的作用是将模拟量向数字量转化，在二者之间起到了纽带作用。
当前来看，超大规模集成电路的数量已经越来越多，制造工艺也在不断改善，其在性能上一直有所发展。
当前来看，市面上2GSPS规格的模数转换器件已经比较常见，但从另一面来看，随着信息机数的发展，其已经不仅局限于通讯领域，在医学领域和宽带领域也都在精度上提出了更高的要求，所以ADC系统的要求越来越高，需要其提高速度并且提高精度。
可以说运行速度和精度是衡量一个ADC的重要标准，其中转换速度直接能够反映出这个模拟信号的带宽情况，其精度也决定着整个模拟信号的量化指数。
就ADC结构来说，这两个参数可以说是一对矛盾，如果其速率高，就会早成精度的下降，而其精度提高则会给速度造成影响，这种特性给当前信息技术的发展带来了一定阻碍，所以我们有必要对旧有的技术进行改进，建立一个高精度、高速度的ADC系统。
1 关于混合滤波器组ADC系统首先将受到的模拟信号进行分割，保证各子带的带宽相等，然后将各频带的信号来进行高精度采样，每个ADC系统使用的时钟为同一个，避免进行交替采样操作。
但是由于有过渡带的存在，其采样处理操作无法满足实际使用的要求，在进行采样之后，信号会出现重叠现象。
虽然混合滤波器的ADC系统精度较高，但是其依然存在着一系列缺陷，例如最高频率依然无法符合使用需求，会直接导致信号被过滤而无法接收。
上图中第一个SHA可以带宽信号运用高速手段来进行离散，第二个SHA则可以进行抽取，所以这样看来，两个SHA共同完成调频信号处理工作。
高速高精度流水线模数转换器的设计
篙 ・ … ．一一 ． — … —一中 … 叶 一 － —－ 一 一
要 求 逐 级 降 低 ，所 以 运 放 的 速 度 和 增 益 也 可 以 逐 级 降 低 ，从 而 运 放 的功 耗
图 １系 统 结 构 框 图
图２ 高 增 益 大 输 出 摆 幅 的 运 放
和 面 积 也 逐 级 降 低 ，这 就 降 低 了 Ａ ＤＣ
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责任 编 辑 ：韩 汝 水
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蔡小波 李福 乐 清华大学微电子所 （ 京 １ ０ ８ ） 北 ０ ４ ０
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． ． 止 ．． ．． ． 推 断 可 能 是 第 一 级 电路 出 了 问题 。 ． ．。 土戚． 。 ．上 五 直 ｊ １ ０ ． ２ １
（ｐ ｒｕｅｅｒｒ［］ ａ ｅｔｒ ｒｏ）１ ，所以本 设计在级
电路之 前放置 了一个Ｓ ＨＡ。 从 噪 声 和
电 压 、静 态 特 性 和 动 态 特 性 的 影 响 ， 并 用 ＭＡ Ｌ Ｂ 建 流 水 线 Ａ Ｔ Ａ搭 ＤＣ的行 为 级 模 型 来 模 拟 验 证 寄 生 电 阻 对ＡＤ 性 Ｃ 能 的 影 响 。 此 外 ，根 据 对 第 一 版 芯 片 测 试 结 果 的 分 析 ，第 二版 芯 片 对 参 考
级 电 路 分 辨 率 越 高 这 个 阶跃 电 压 Ｖ 越 ｘ 小 ，意 味 着 建 立 时 间越 短 ，并 且 对 运
用这 种 方 式 时 仿 真 将 忽 略 寄 生 电阻 的
新型高速高精度DA转换器设计研究
个 接 口的使 用范 围最广ａ 但 是 由于 当前 整体系统 中， 由于各 个设 备
在 系 统 中， 整个 体统只要 Ｐ Ｃ Ｍ１ ７ ０ ２为系 统 核 心 的 电 力 器 与 上文 中提 到的 标准 接 口出现 不一致 的情 况 ， 其支 持的 范围也 大 件， 因此 ， 在 选择上 应 当选 出 ＴＭＳ ３ ０ ２ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５ 作为 这个系统 的 整 不 相 同， 因此 导致 了大象 的 外 围期 间在 运行 过 程 中， 由于 自身 的 体 控制 器 ， 然 后再通 过 外部 模 块 的附属 ， 从而 促成 完 善 的系统 。 ２ Ｏ 位精度较高的 Ｄ Ａ 芯 片 组成 ， 并且 采用 了 电流 运 行 的 方式 作 为主要 的 输 出动力 ， 而 所需 要 的 电流 输 出范 围也 相对 较 低 ， 一 般 差异性， 必须 通过 系 统的 整体 处理 器 Ｃ Ｐ Ｉ Ｏ接 口进行模 拟时 序， 对于 Ｐ Ｃ Ｍ１ ７ ０ ２来讲 ， 可 以说 是 整 个 Ｔｌ 公司 的整 体 ， 它本 身是 由 才 能实 现数 据之 间的通 讯过 程 。
由于科 技 的发 展 ， 在 现 代的 电子系 统 中， 使 用了大 量 的数 字 入 以及 压电 陶瓷 自身 电路 板的 板级 声音。 对 于电路 中固定器 件所 一 般 情 况下 都 可 以使 用 ｐ Ｓ ｐ ｉ ｃ ｅ 软件 进行 噪 音 的仿 模 拟转换 器， 主要 运用 在人们 平时 运动 的控 制 以及高精 度 的设备 产 生 的噪 音， 控 制中 ， 这 样一 来 ， 对于 数 字模 拟 系统 的换 速 度和 转换 中出现 的 真 工作 ， 这 样一 来 就能 保证板 级噪音 和外 界环境 所产生 的噪 音都 噪 音控 制 来说 ， 都 提 出了很 高 的要 求 。 在 当前 的 电子系统 控 制 领 可 以根 据 电力兼容 的方 法对这 两项噪 音进行 评估 。
高速度、高精度模数转换器的调研
Southwest university of science and technology本科毕业设计（论文）高速度，高精度模数转换器的调研学院名称国防科技学院专业名称核工程与核技术学生姓名余陈学号20090723指导教师李涛二〇一二年十月高速度、高精度模数转换器的调研摘要：模数转换器是把采集到的采样模拟信号量化和编码后，转换成数字信号并输出的一种器件。
因此在将模拟量转换成数字量的过程中，模数转换器是一核心器件，简称A/D或ADC（Analog to Digital Converter）。
介绍了模数转换器的类型，工作原理。
通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。
由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。
故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。
而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
模数转换器最重要的参数是转换的精度，通常用输出的数字信号的位数的多少表示。
转换器能够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。
关键词：高速度高精度静态指标动态指标模数转换器Abstract: ADC is to collect the sampled analog signal is quantized and encoded, converted into digital signal and the output of a device. Therefore in the analog into digital process, ADC is a core device, referred to as A/D or ADC ( Analog to Digital Converter ). Introduced the converter type, working principle. The ADC is usually an input voltage signal into a digital output signal. Because the digital signal itself has no practical significance, only a relative size. Therefore, any an analog to digital converter need a reference analog as a transfer standard, compared with common reference standard for maximum conversion signal size. While the digital output of the said input signal relative to a reference signal size. Analog to digital converter is the most important parameter conversion accuracy, usually with digital signal output from the digit number representation. The converter can accurately output digital signal more digits, said converter is able to distinguish the input signal of ability is more strong, the performance of the converter is also better.Key words: high speed and high precision analog to digital converter static dynamic index index目录：第一章绪论1.1 ADC概述 (1)1.2 原理 (2)第二章 ADC构造2.1逐次逼近型 (2)2.2积分型 (3)2.3压频型 (3)2.4 Σ-?(Sigma/FONT>delta)调制型 (4)2.5并行比较型 (5)2.6并联比较型 (6)第三章高速ADC的参数指标 (8)3.1 静态指标 (8)3.1.1 分辨率 (8)3.1.2转换速率 (8)3.1.3 转换时间 (8)3.1.4 转换误差 (8)3.1.5 采样频率 (9)3.1.6增益误差 (9)3.1.7积分非线性 (10)3.1.8绝对精度 (10)3.1.9相对精度 (10)3.1.10温度系数 (10)3.2 动态指标3.2.1孔径时 (10)3.2.2孔径抖动 (10)3.2.3谐波失真 (11)3.2.4总谐波失真 (11)3.2.5量化误差 (11)3.2.6信噪比和有效位数 (11)3.2.6量化噪声 (11)3.2.7 小信号带宽 (12)3.2.8全功率带宽 (12)第四章实例4.1时钟输入电路...... (12)4.2 模拟量监测器设计 (12)4.3 满足单电源供电条件 (12)4.4 需要注意的几个问题 (14)4.5实验结果 (14)4.6 分析 (14)参考文献 (15)第一章绪论1.1 ADC概述模数转换器是把采集到的采样模拟信号量化和编码后，转换成数字信号并输出的一种器件。
高速数模转换器的设计【本科毕业论文】
本科毕业论文高速数模转换器的设计院系：信息学院电子工程系专业：电子信息科学与技术*****学号：*******指导老师：唐长文闵昊陈光梦目录目录第一章 引言 (1)1.1 研究的背景、方向和意义 (1)1.2 主要工作 (2)1.3 论文的组织结构 (2)第二章 数模转换器简介 (3)2.1 概述 (3)2.2 DAC工作原理 (3)2.3 DAC中的基本概念 (3)2.4 DAC中常用的编码形式 (5)2.5 DAC的各种拓扑结构 (6)2.6 DAC的电流型拓扑结构 (7)第三章10位,100兆转换速率数模转换器的设计 (12)3.1 10位，100兆转换速率数模转换器的结构 (12)3.2 “6+2+2”分割结构选择的原则 (13)3.3 开关电路 (14)3.4 电流源阵列 (14)3.5 锁存器（Latch） (17)3.6 数字译码电路 (18)3.7 偏置电路 (20)3.8 时钟缓冲器 (25)3.9 输入寄存器 (26)第四章 DAC的设计和仿真 (27)4.1 整体电路框架 (27)4.2 数字部分（译码电路和选通电路） (27)4.3 Latch的仿真 (28)目录4.4 整体仿真 (30)4.5 DAC的仿真性能 (40)第五章 DAC设计的分析讨论 (41)5.1 与DAC动态性能相关的因素 (41)5.2 动态性能的改善方法 (42)第六章 DAC芯片的版图设计 (43)6.1 版图布局的考虑 (43)6.2 版图的整体框架 (45)6.3 具体的版图设计和优化方法 (46)6.4 DAC的整体版图 (52)6.5 DAC的后仿真 (52)结束语 (56)参考文献 (57)致谢 (59)摘要摘要随着SOC和混合信号集成电路的发展，对于芯片中数字部分与模拟部分接口电路的研究显得尤为重要。
在数字和模拟领域的接口研究中，数模转换器和模数转换器的应用不仅仅局限于听觉通路——如麦克风和扩音器，视觉通路——如照相机和其他一些显示设备，而且在有线或无线通道数据传输中也有很重要的用途。
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图２．２电阻串数模转换器电路简图
２．２．２二进制电阻数模转换器
如图２．３所示，这种结构的数模转换器和电阻串结构相似，每路电阻通过的电流代表一位二进制的数位，将他们求和后就得到了输出【１２１。
相比电阻串结构，这种结构每一个电阻和一个开关就控制一位数据位，大大减少了电阻的数量。
但是随着数模转换器精度的提高，电阻的尺寸将急剧增大。
这种结构的实现也有自己的不足，反馈电阻Ｒ的精度不高，而且也不能保证数模转换器输出的单调性和毛刺能量。
图２．３二进制电阻数模转换器电路简图
２．２。
３Ｒ－２Ｒ数模转换器
大尺寸电阻的二进制结构可以通过采用Ｒ－２Ｒ的并联方式来解决‘１３１。
虽然电阻的数量较二进制电阻结构的要多出一倍，但是单个电阻可以用较小的电阻代替。
如图２．４所示的这种结构的主要优点是面积小并且精度较高。
然而，电阻通常会表现出非线性特征，不同比特之间由于毛刺和元件分布等也会产生延时，影响线
分量的比值，表达式为：ＴＨＤ瑚地甲
２．６本章小结
本章主要介绍了理想数模转换器的功能，列举了不同类型的数模转换器结构。
通过分析各种结构的数模转换器的优缺点，选取了电流舵结构作为本文数模数模转换器的基本结构。
然后，分析了三种不同的编码方式对于数模转换器性能的影响。
最后，重点罗列和解释了用于描述数模转换器动态和静态性能的指标参数。
１６
抑制电流源管的沟道长度调制效应，因此，我们可以采用共源共栅电流源来镜像出单位电流。
此种结构的示意图如下图３．２所示，在低频时，共源共栅电流源叠加一层开关管可以提高非常大的输出阻抗。
但是在实际电路中，由于ＭＯＳ管源端和漏端的寄生电容以及版图走线电容的影响，会在各个节点引入或大或小的电容。
这些电容在高频时就会严重减小电流源的输出阻抗，从而增大了谐波分量。
下面我们就来分析此电路得零极点特性。
Ｃｌ
图３．２共源共栅电流源叠加开关结构电路简图
图３．３共源共栅电流源叠加开关结构小信号图
画出此结构的小信号电路图如图３．３，计算输出阻抗得Ｚｉｍｐ：
，翮（ｚ却）＝‰＋岛胡ｒｏ蕊＋岛蕊ｇ赢＋ｇ淼ｇ砝＋岛沾淼＋ｇｍ抬淼＋‰岛岱＋
Ｓ（ｇｏ删Ｃｏ＋ｇｏ删Ｃｌ＋岛删Ｃｌ＋ｇｏ岱Ｃｌ＋甄船Ｃ０＋‰淄Ｃ０）＋ｓ２ＣｏＣｌ（３．１３）
砌铡（ｚ坤）＝‰‰氘＋‰Ｇ＋ｇ龋＋“＋‰Ｃ；）＋，ＧＧ】（３．１４）由于电流源管Ｍ岱要求极高的匹配精度，所以管子的Ｌ较大。
因此勘∞相对
现有的工艺，模拟电源电压为３．３Ｖ或者是２．５Ｖ，输出摆幅不大的情况下，电压阈度确实是可以允许使用双重共源共栅电流镜叠加开关的结构，电路结构图如图３．８所示。
并且，这种结构在低频时，确实可以比普通的共源共栅电流镜的输出阻抗多出ｇｍｒｏ倍。
但是，到了高频，由于它比普通共源共栅电流镜多出了一个电容，输出阻抗会更加快速的衰减。
最终的效果我们下面进行分析。
图３．８双重共源共栅电流镜叠加开关结构电路简图
图３．９双重共源共栅电流镜叠加开关结构小信号图
根据小信号图３．９计算输出阻抗得Ｚｉｍｐ：
ｎｕｍ（Ｚｔｍｐ）＝ｇｏ船ｌ岛船２劭嚣＋（ｇｏ删＋ｇ脚）（ｇｏ鲫ｌｇｏ娜２＋岛删ｇ肿淄２＋ｇｏ湖ｌｇｏ。
＋
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第三章数模转换器核心模块设计
ｐｌ与ｚ３相互抵消，根据假设ｃ唱。
娜ｌｇｏｃ。
ｓ２＞、ｃ２９ｍ淄ｌｇｍｃａｓ２可以判断，ｐ３》Ｐ２，由于Ｃｏ＞＞Ｃ２，＆ｎ淄ｌ与ｇｉｎｓｗ同量级，所以，Ｚｌ＜＜Ｚ２。
故输出阻抗的幅频特性图如图３．１１：
』血Ｌ』ｒ盥Ｌ虽岫ｌ星随２互皇已
２，，Ｃｏ２刀ｃｏ２，Ｉｃ２９。
Ｉ２刀ｃ２
图３．１ｌ双重共源共栅电流镜叠加开关结构输出阻抗理想幅频特性曲线２
结合上图分析，对比前两种结构，此种结构在第一个零点产生的平坦地带的输出阻抗值比前两种结构多出了ｇｍｒｏ倍，但是第二个极点的频率减小了ｇｍｒｏ倍。
这也就是说虽然输出阻抗在平坦地带较高，但是更早的开始下降。
图中的虚线为第一种结构的输出阻抗曲线。
所以如果数模转换器的信号频率在灰色区域，则此种结构会有更高的输出阻抗，而如果信号频率比灰色区域高，则两种结构的输出阻抗没有明显区别。
但是在灰色区域，也就是较低频的时候，基本第一种结构提供的输出阻抗已经能满足大部分数模转换器的静态和动态性能的要求。
所以目前，第一种结构还是最常见的电流源结构，本文中采用的数模转换器经过仔细设计，使用第一种结构已经能满足静态和动态性能的要求，故采用第一种结构作为电流源的结构进行设计。
至于如何选择电流源各管的尺寸和电压，来保证信号频率范围内输出阻抗满足设计指标，我们将在本章最后一节详细阐述。
３．１．２数模转换器的分段设计
上一节我们分析了电流舵数模转换器的结构对静态和动态特性的影响。
这一节，我们将从数模转换器的分段来分析。
正如我们在第二章的编码方式中提到的，二迸制的编码方式会产生较大的ＤＮＬ，而全温度计码方式则有面积大功耗高等缺陷。
所以绝大部分的高精度数模转换器都采用分段结构。
下面我们就来详细分析选取不同的分段方式对数模转换器的面积、功耗、性能等方面的影响。
数模转换器的分段会对静态结果产生影响。
数模转换器的ＩＮＬ在第一节已经提到，它与数模转换器的输出阻抗相关，但是和分段以及数模转换器的结构基本没有相关性。
可以说无论何种分段方式，ＩＮＬ保持不变。
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对称的电流源阵列。
图中所示的数模转换器为５＋５的分段结构，其中３ｌ路温度计电流源被分为６＊６的四块中心对称区块，区块内分布这温度计码位、二进制码位和驱动电流源。
其中温度计码位和二进制码位采用空间匹配方法。
最后在整个电流版图阵列周围再填充ｄｕｍｍｙ电流源。
图３．１９二重共质心布局示意图
此种版图布局在每个６＊６的单元内，空间匹配布局用于消除线性梯度误差和平方梯度误差，而四个区块中心对称排列，有可以再次抵消线性梯度误差的影响。
经过流片验证，此种排布方法能很好的抑制梯度误差，获得良好的静态性能。
３）沿对角线排布的布局【２捌
图３．２０给出了ＡＤＩ公司的经典布局方法：沿对角线取单元，Ｎ×Ｎ的阵列共有２Ｎ一１个对角线，但仅有主对角线为Ｎ个物理单元，其他２Ｎ一２个对角线可以两两组合成Ｎ一１个组，每组则含有Ｎ个物理单元，如图３．２０所示。
这个排列方法均较好的空间均匀性，能够同时抑制线性梯度和平方梯度误差。
ｌ２３４５６７８
８１２３４５６７
７８１２３４５６
６７８ｌ２３４５
５６７８１２３４
４５６７８ｌ２３
３４５６７８ｌ２
２３４５６７８ｌ
图３．２０沿对角线布局示意图
在实际应用中，此版图布局方法还有一个优势，就是连线简单，且能做到布。