快速、16位、5MS／s双通厘SAR ADC
16位sar adc数字校准算法及数字电路设计
16位sar adc数字校准算法及数字电路设计16位SAR ADC数字校准算法及数字电路设计1. 前言16位SAR ADC（Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter）是一种高精度、高速度的模数转换器，广泛应用于工业控制、医疗仪器、通信设备等领域。
数字校准算法和数字电路设计对于提高16位SAR ADC的性能至关重要。
2. SAR ADC工作原理SAR ADC是一种逐次逼近寄存器型模数转换器，其工作原理是通过逐步逼近对模拟输入信号进行量化。
SAR ADC将输入信号与一个DAC （数模转换器）的输出进行比较，得到一个比较结果，然后将这个比较结果送入一个寄存器中进行逐位逼近。
每次比较完成后，SAR ADC 会得到一个近似的数字输出，经过多次迭代后，得到最终的数字输出结果。
3. SAR ADC数字校准算法为了提高16位SAR ADC的精度和稳定性，数字校准算法至关重要。
数字校准算法主要包括零点和增益校准两个方面。
在零点校准中，通过降低输入失调和增益误差，减小偏差并消除误差。
在增益校准中，通过修正不稳定的增益和零点漂移，提高转换器的稳定性。
4. 数字电路设计16位SAR ADC的数字电路设计需要考虑多个方面，包括输入电路设计、时序分析、功耗优化等。
在输入电路设计中，需要考虑输入阻抗匹配、信号放大和滤波等问题。
时序分析则需要确保各个模块之间的数据传输和控制信号的正确性和稳定性。
另外，功耗优化也是数字电路设计的重要任务，需要合理布局电路结构、选择合适的工艺参数和优化布线等。
5. 个人观点和理解对于16位SAR ADC数字校准算法及数字电路设计，我认为数字校准算法是关键的技术之一，能有效提高16位SAR ADC的性能。
而在数字电路设计中，要考虑的因素很多，需要全面考虑各个方面的需求，并在设计中做出合理的权衡。
只有在数字校准算法和数字电路设计两个方面都做到精益求精，才能生产出高性能的16位SAR ADC。
10bit_1MS-s超低功耗SAR_ADC设计
10bit_1MS-s超低功耗SAR_ADC设计随着物联网和移动设备的广泛应用，对于数字信号处理的需求越来越高。
其中，模数转换器（ADC）在将模拟信号转换为数字信号方面起着至关重要的作用。
本文将介绍一种名为10bit_1MS/s超低功耗SAR_ADC设计的新型ADC设计方案。
SAR_ADC（逐次逼近式寄存器型ADC）是一种常见的ADC 架构，具有高速、低功耗、小面积和较高的分辨率等优点。
然而，传统的SAR_ADC设计存在功耗较高的问题。
因此，本文提出了一种超低功耗的SAR_ADC设计方案。
首先，在电路设计方面，采用了低功耗的电流比较器和功耗优化的DAC电路。
电流比较器是ADC中功耗较大的部分之一，因此采用低功耗的电流比较器可以有效降低整个ADC的功耗。
同时，通过优化DAC电路，减少DAC电流和电压的泄漏，进一步降低功耗。
其次，在时钟设计方面，采用了一种自适应时钟调整技术。
传统的ADC设计中，时钟频率通常较高，功耗也相应增加。
而自适应时钟调整技术可以根据输入信号的变化来动态调整时钟频率，以达到降低功耗的目的。
此外，为了进一步降低功耗，本文还采用了多级功耗管理技术。
在不同的工作模式下，通过切换电路的供电电压和关闭不需要的模块，达到降低功耗的效果。
最后，在布线和布局方面，本文采用了优化的布线规则和布局设计。
通过减少线路的长度和交叉，降低信号的延迟和功耗。
经过仿真和实验验证，10bit_1MS/s超低功耗SAR_ADC设计方案在保持较高精度的同时，功耗显著降低。
与传统设计方案相比，功耗降低了30%以上，同时实现了较低的面积和较高的速度。
综上所述，10bit_1MS/s超低功耗SAR_ADC设计方案在电路设计、时钟设计、功耗管理和布线布局等方面进行了优化，实现了功耗的显著降低。
这对于满足物联网和移动设备对高性能和低功耗ADC的需求具有重要意义。
ADC的分类比较及性能指标
ADC的分类比较及性能指标1 A/D转换器的分类与比较 (1)1.1 逐次比较式ADC (1)1.2 快闪式（Flash）ADC (2)1.3 折叠插值式（Folding&Interpolation）ADC (3)1.4 流水线式ADC (4)1.5 ∑-Δ型ADC (6)1.6 不同ADC结构性能比较 (6)2 ADC的性能指标 (7)2.1 静态特性指标 (7)2.2 动态特性指标 (11)1 A/D转换器的分类与比较A/D转换器（ADC）是模拟系统与数字系统接口的关键部件，长期以来一直被广泛应用于雷达、通信、电子对抗、声纳、卫星、导弹、测控系统、地震、医疗、仪器仪表、图像和音频等领域。
随着计算机和通信产业的迅猛发展，进一步推动了ADC在便携式设备上的应用并使其有了长足进步，ADC正逐步向高速、高精度和低功耗的方向发展。
通常，A/D转换器具有三个基本功能：采样、量化和编码。
如何实现这三个功能，决定了A/D转换器的电路结构和工作性能。
A/D转换器的分类很多，按采样频率可划分为奈奎斯特采样ADC和过采样ADC，奈奎斯特采样ADC又可划分为高速ADC、中速ADC和低速ADC；按性能划分为高速ADC和高精度ADC；按结构划分为串行ADC、并行ADC和串并行ADC。
在频率范围内还可以按电路结构细分为更多种类。
中低速ADC可分为积分型ADC、过采样Sigma-Delta型ADC、逐次逼近型ADC、Algonithmic ADC；高速ADC可以分为闪电式ADC、两步型ADC、流水线ADC、内插性ADC、折叠型ADC和时间交织型ADC。
下面主要介绍几种常用的、应用最广泛的ADC结构，它们是：逐次比较式（S A R）ADC、快闪式（F l a s h）ADC、折叠插入式（F o ld i n g&Interpolation）ADC、流水线式（Pipelined）ADC和∑-Δ型A/D转换器。
1.1 逐次比较式ADC图1 SAR ADC原理图图1是SAR ADC的原理框图。
SAR ADC 实时采样ADC实用程序用户手册说明书
SAR ADC Utility User ManualMICROCHIP TECHNOLOGY INC.Contents (1)Purpose and Use of the Software (2)Application Requirements (2)Installing the Software (2)Getting Started Quickly (4)Application Layout and Interface (5)Device Selection and Information (8)Application Operations (8)Load Factory Default Configuration (8)Save/Load Configuration Settings (8)Save/Load Data (9)Export/Import Data (10)Troubleshooting (11)Utility Not Recognizing Connected Device (11)Other Issues (11)Appendix (12)Microchip Software Notice and Disclaimer (12)Copyright and Version Information (12)PURPOSE AND USE OF THE SOFTWAREThe SAR ADC Utility software was designed to support Microchip SAR ADC devices. The following evaluation boards are supported by this software:▪ADM00872▪ADM00873APPLICATION REQUIREMENTSThe following items are required for the application to run properly:Supported Operating Systems: Microsoft Windows OS (XP SP3 or later)Admin Privileges Required? For installation onlyOther Requirements*: MCR (MATLAB Compiler Runtime 2013a)*= All dependencies are checked for during the installation and will be installed if they are needed. Note: This software works best on monitors with a resolution of at least 1280 x 720 or higher.INSTALLING THE SOFTWARE1.Download the latest version of the software from the Microchip website. The download linkcan be found on the web page for any of the supported evaluation boards.2.Once the download finishes, run the installer. You will be prompted to install a MATLABruntime engine, which will be downloaded after clicking “yes”.IMPORTANT: This download is large and can take a long time to complete.3.Follow the on-screen instructions given by the runtime installer.4.The Microchip installer will run next. Follow the on-screen instructions.Permit the driver installation during the install process (required for the software to operate properly).5.Once the installer finishes, you will have a Start menu entry in the Microchip folder labeled“SAR ADC Utility”. A desktop shortcut will also be created for convenience.GETTING STARTED QUICKLY1.Install the software.2.Plug the evaluation board into the PC using the appropriate USB cable.PLEASE NOTE: The software will NOT run if the board is not connected prior to running thesoftware.3.Allow sufficient time for the device to enumerate. On a Windows 7 PC, you should seesomething similar to the following:Figure 1: On a Windows 7 PC, plugging in the device will trigger the operating system to search for and install the driver for the data capture card.4.Start the application.5.Customize settings as needed.6.Click one of the green arrow buttons to start a single or continuous data acquisition sequence.APPLICATION LAYOUT AND INTERFACE Figure 2 Utility in Continuous ModeFigure 3 Utility in Single-Shot ModeThe device selection drop down menu allows control over which device will be used. When the software starts up this field is automatically populated with the detected device. Changing the selection will make the software try to establish a connection with the selected device.Information such as the interface mode and input structure is also listed here.LOAD FACTORY DEFAULT CONFIGURATION1.Click on the “File” menu item.2.Click the “Load Factory Default Configuration” item.SAVE/LOAD CONFIGURATION SETTINGSThis command will save/load configuration settings, which includes those found in the ADC, I/O, DSP, PLL, and Advanced tabs – no sample data will be saved.1.Modify configuration settings to the desired values.Note: No manual modifications to the registers will be saved.2.Click on the “File” menu item.3.Click the “Save Configuration” item.4. Specify the save location using the save dialog.Note: The saved file will have a “.cfg” extension5.Load the same file at a later time by simply selecting the “Load Configuration…” item from the“File” menu and navigating the load file dialog to the same location where the configurationdata was originally saved.SAVE/LOAD DATAThis command will export both the configuration settings and the raw data shown in the chart(s) of the GUI.1.Click on the “File” menu item.2.Click the “Save Data…” item.3. Specify the save location using the save dialog.Note: The saved file will have a “.mchp” extension4.Load the data at a later time by simply selecting the “Load Data…” item from the “File” menuand navigating the load file dialog to the same location where the data file was originally saved.EXPORT/IMPORT DATAThis command will export/import the raw data shown in the chart(s) of the GUI – no configuration data is exported/imported.1.Click on the “File” menu item.2.Click the “Export data…” item.3. Specify the save location using the dialog window.Note: The saved file will have a “.txt” extension and look similar to the file screenshot below:4.The same data can later be imported by simply selecting the “Import Data…” item from the“File” menu and navigating the load file dialog to the same location where the text file was originally saved.TROUBLESHOOTINGUTILITY NOT RECOGNIZING CONNECTED DEVICETry one or all of the following:•Verify the USB connection is secure.•Unplug and reconnect the USB connection while waiting a few seconds between each step.•Verify the device shows in device manager.OTHER ISSUESPlease contact Microchip Technical Support for other questions/comments regarding this software.MICROCHIP SOFTWARE NOTICE AND DISCLAIMERYou may use this software, and any derivatives created by any person or entity by or on your behalf, exclusively with Microchip’s products. 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LTC2245-16 16 位、5 MSPS、低功耗、并行 16 位 ADC 数据手册说明书
产品特性单电源供电：1.8V 或3V 低功耗：32mW （电源电压1.8V ）54mW （电源电压3.0V ）信噪比(SNR)：75dBFS(5MHz Fin 、10MSPS)无杂散动态范围(SFDR)：95dBFs(5MHz Fin 、10MSPS)采样频率可以低至1MSPS CMOS 输出并口配置模式32引脚（5mm ×5mm ）QFN 封装支持内置或外置参考电压源应用通信便携式医学成像多通道数据采集产品聚焦1.管脚兼容ADI 公司LTC2245系列2.单电源供电，支持1.8V 或3V 两档电源电压3.CMOS 输出4.并口配置支持1.8V~3.6V 电平功能框图图 1.功能框图修订历史（内部）版本时间位置修订内容V1.02021/11/09手册初稿目录产品特性 (1)应用 (1)产品聚焦 (1)功能框图 (1)修订历史（内部） (2)目录 (3)概述 (4)技术规格 (5)ADC直流规格 (5)ADC交流规格 (6)数字规格 (7)时序规格 (7)时序图 (8)绝对最大额定值 (9)热特性 (9)ESD警告 (9)引脚配置和功能描述 (10)典型工作特性 (12)等效电路 (13)应用信息 (13)转换器工作 (13)模拟输入 (13)输入滤波 (14)变压器耦合电路 (14)放大器电路 (15)参考电平 (15)REFH，REFL (15)时钟输入 (15)输出数据格式 (16)输出停用 (16)睡眠模式 (16)应用信息 (17)设计指南 (17)外形尺寸 (18)名词对照表 (19)概述ZYL2245是一款单通道、14位10MSPS低噪声模数转换器（ADC），旨在支持需要高性能、低噪声、低成本、小尺寸、多功能的数据采集和通信应用。
ZYL2245支持3V或1.8V两种电源模式。
这款双通道ADC内核采用差分、多级流水线结构，集成了输出纠错逻辑，集成内置基准源，支持引入外置基准源作为ADC的基准电压。
10bit500MS_sPipeline-SARADC的设计
摘要模数转换器（ADC）作为现代通信系统中的关键电路，其性能直接决定了通信系统的整体性能。
在需要中等精度高速ADC的应用场合，如无线网802.11ac通信协议等，流水线逐次逼近型模数转换器（Pipeline-SAR ADC）以其兼顾高速和低功耗的结构特点、对先进工艺兼容良好等优良特性被广泛使用。
针对现代高速通信系统的应用场合，论文设计了一款10bit 500MS/s的Pipeline-SAR ADC，其系统架构为两级结构，两级SAR ADC都实现6bit的数据量化，级间放大器提供4倍增益，设置2bit 级间冗余。
在第一级SAR ADC中，提出了一种基于自关断比较器的非环路（Loop-unrolled）结构，在每位比较完成后，通过自关断信号将当前位比较器关断，在不影响比较器锁存级保持数据的前提下，极大减小了Loop-unrolled结构的功耗；同时，针对Loop-unrolled结构多个比较器之间的失调失配，采用了一种基于参考比较器的后台失调校准方法，参考比较器的引入使得该校准方法可以在不增加额外校准时间的前提下完成后台校准，保证了系统的高速特性。
级间放大器采用了一种增益稳定的动态放大器，通过将动态放大器的增益构造为同种参数比例乘积的形式，实现增益稳定，并对其工作时序进行了优化，避免了额外时钟相的引入。
第二级SAR ADC采用了两路交替比较器结构，同时对两个比较器采用了前台失调校准，以避免引入额外的校准时间。
由于级间放大器仅提供4倍增益，第二级的量化范围较小，本文在第二级电容阵列的设计上使用了非二进制冗余，以减小DAC建立误差造成的影响。
本文还设计了数字码整合电路、全局时钟产生电路，以保证整个Pipeline-SAR ADC设计的完整性。
本文基于TSMC 40nm CMOS工艺设计了具体的电路与版图。
后仿真结果表明，在1.1V电源电压下，采样率为500MS/s时，输入近奈奎斯特频率的信号，在tt工艺角下，有效位数（ENOB）达到9.2位，无杂散动态范围（SFDR）达到64.5dB，功耗为7.52mW，FoM值为25.76fJ/conv.step，达到设计指标要求。
ADC分类及全参数
ADC分类•直接转换模拟数字转换器（Direct-conversion ADC），或称Flash模拟数字转换器（Flash ADC）•循续渐近式模拟数字转换器（Successive approximation ADC）•跃升-比较模拟数字转换器（Ramp-compare ADC）•威尔金森模拟数字转换器（Wilkinson ADC•集成模拟数字转换器（Integrating ADC）•Delta编码模拟数字转换器（Delta-encoded ADC）•管道模拟数字转换器（Pipeline ADC）•Sigma-Delta模拟数字转换器（Sigma-delta ADC）•时间交织模拟数字转换器（Time-interleaved ADC）•带有即时FM段的模拟数字转换器•时间延伸模拟数字转换器（Time stretch analog-to-digital converter, TS-ADC1、闪速型2、逐次逼近型3、Sigma-Delta型1. 闪速ADC闪速ADC是转换速率最快的一类ADC。
闪速ADC在每个电压阶跃中使用一个比较器和一组电阻。
2. 逐次逼近ADC逐次逼近转换器采用一个比较器和计数逻辑器件完成转换。
转换的第一步是检验输入是否高于参考电压的一半，如果高于，将输出的最高有效位(MSB)置为1。
然后输入值减去输出参考电压的一半，再检验得到的结果是否大于参考电压的1/4，依此类推直至所有的输出位均置“1”或清零。
逐次逼近ADC所需的时钟周期与执行转换所需的输出位数相同。
3. Sigma-delta ADCSigma-delta ADC采用1位DAC、滤波和附加采样来实现非常精确的转换，转换精度取决于参考输入和输入时钟频率。
Sigma -delta转换器的主要优势在于其较高的分辨率。
闪速和逐次逼近ADC采用并联电阻或串联电阻，这些方法的问题在于电阻的精确度将直接影响转换结果的精确度。
尽管新式ADC采用非常精确的激光微调电阻网络，但在电阻并联中仍然不甚精确。
ADC种类及参数选择
ADC的分类特性和参数选择尽管A/D转换器的种类很多，但目前广泛应用的主要有：逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、V/F变换式A/D转换器，新型的Σ-Δ型A/D转换器。
逐次逼近寄存器型(SAR)模拟数字转换器(ADC)是采样速率低于5Msps (每秒百万次采样)的中等至高分辨率应用的常见结构。
SAR ADC的分辨率一般为8位至16位，具有低功耗、小尺寸等特点。
这些特点使该类型ADC具有很宽的应用范围，例如便携/电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据/信号采集等。
顾名思义，SAR ADC实质上是实现一种二进制搜索算法。
所以，当内部电路运行在数兆赫兹(MHz)时，由于逐次逼近算法的缘故，ADC采样速率仅是该数值的几分之一。
SAR ADC的架构：尽管实现SAR ADC的方式千差万别，但其基本结构非常简单(见图1)。
模拟输入电压(VIN)由采样/保持电路保持。
为实现二进制搜索算法，N位寄存器首先设置在中间刻度(即：100... .00，MSB设置为1)。
这样，DAC输出(VDAC)被设为VREF/2，VREF是提供给ADC的基准电压。
然后，比较判断VIN是小于还是大于VDAC。
如果VIN大于VDAC，则比较器输出逻辑高电平或1，N位寄存器的MSB保持为1。
相反，如果VIN小于VDAC，则比较器输出逻辑低电平，N位寄存器的MSB清0。
随后，SAR控制逻辑移至下一位，并将该位设置为高电平，进行下一次比较。
这个过程一直持续到LSB。
上述操作结束后，也就完成了转换，N位转换结果储存在寄存器内。
图1. 简单的N位SAR ADC架构图2给出了一个4位转换示例，y轴(和图中的粗线)表示DAC的输出电压。
本例中，第一次比较表明VIN < VDAC。
所以，位3置为0。
然后DAC被置为01002，并执行第二次比较。
由于VIN > VDAC，位2保持为1。
DAC置为01102，执行第三次比较。
根据比较结果，位1置0，DAC又设置为01012，执行最后一次比较。
ADC分类及全参数
ADC分类∙直接转换模拟数字转换器（Direct-conversion ADC），或称Flash模拟数字转换器（Flash ADC）∙循续渐近式模拟数字转换器（Successive approximation ADC）∙跃升-比较模拟数字转换器（Ramp-compare ADC）∙威尔金森模拟数字转换器（Wilkinson ADC∙集成模拟数字转换器（Integrating ADC）∙Delta编码模拟数字转换器（Delta-encoded ADC）∙管道模拟数字转换器（Pipeline ADC）∙Sigma-Delta模拟数字转换器（Sigma-delta ADC）∙时间交织模拟数字转换器（Time-interleaved ADC）∙带有即时FM段的模拟数字转换器∙时间延伸模拟数字转换器（Time stretch analog-to-digital converter, TS-ADC1、闪速型2、逐次逼近型3、Sigma-Delta型1. 闪速ADC闪速ADC是转换速率最快的一类ADC。
闪速ADC在每个电压阶跃中使用一个比较器和一组电阻。
2. 逐次逼近ADC逐次逼近转换器采用一个比较器和计数逻辑器件完成转换。
转换的第一步是检验输入是否高于参考电压的一半，如果高于，将输出的最高有效位(MSB)置为1。
然后输入值减去输出参考电压的一半，再检验得到的结果是否大于参考电压的1/4，依此类推直至所有的输出位均置“1”或清零。
逐次逼近ADC所需的时钟周期与执行转换所需的输出位数相同。
3. Sigma-delta ADCSigma-delta ADC采用1位DAC、滤波和附加采样来实现非常精确的转换，转换精度取决于参考输入和输入时钟频率。
Sigma -delta转换器的主要优势在于其较高的分辨率。
闪速和逐次逼近ADC采用并联电阻或串联电阻，这些方法的问题在于电阻的精确度将直接影响转换结果的精确度。
尽管新式ADC采用非常精确的激光微调电阻网络，但在电阻并联中仍然不甚精确。
SAR型ADC原理简析
SAR 型ADC 原理简析
逐次逼近寄存器型（SAR）模拟数字转换器（ADC）是采样速率低
于5Msps （每秒百万次采样）的中等至高分辨率应用的常见结构。
SAR ADC 的分辨率一般为8 位至16 位，具有低功耗、小尺寸等特点。
这些特点使该类型ADC 具有很宽的应用范围，例如便携/电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据/信号采集等。
顾名思义，SAR ADC 实质上是实现一种二进制搜索算法。
所以，当内部电路运行在数兆赫兹（MHz）时，由于逐次逼近算法的缘故，ADC 采样速率仅是该数值的几分之一。
SAR ADC 的架构
尽管实现SAR ADC 的方式千差万别，但其基本结构非常简单（见图1）。
模拟输入电压（VIN）由采样/保持电路保持。
为实现二进制搜索算法，N 位寄存器首先设置在中间刻度（即：100.。
.00，MSB 设置为1）。
这样，DAC 输出（VDAC）被设为VREF/2，VREF 是提供给ADC 的基准电压。
然
后，比较判断VIN 是小于还是大于VDAC。
如果VIN 大于VDAC，则比较
器输出逻辑高电平或1，N 位寄存器的MSB 保持为1。
相反，如果VIN 小于VDAC，则比较器输出逻辑低电平，N 位寄存器的MSB 清0。
随后，SAR 控。
一种18位SARADC的设计实现
⼀种18位SARADC的设计实现１引⾔数字信号处理技术在⾼分辨率图象、视频处理及⽆线通信等领域的⼴泛应⽤，导致对⾼速、⾼精度、基于标准ＣＭＯＳ⼯艺的可嵌⼊式ＡＤＣ的需求量与⽇俱增。
对于迅速发展的基于ＩＰ设计的⽚上系统集成技术，功耗低、⾯积⼩、可嵌⼊的ＡＤＣ核⼼模块逐渐成为数模混合信号ＩＣ设计的关键。
伴随技术的发展，ＡＤＣ的结构出现了多种实现⽅案，如过采样∑－△型、全并⾏（Ｆｌａｓｈ）、流⽔线和逐次逼近（Ｓｕｃ－ｃｅｓｓｉｖｅ－ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎＲｅｇｉｓｔｅｒ）等结构。
其中，ＦｌａｓｈＡＤＣ转换器和Σ－ΔＡＤＣ转换器，它们分别满⾜⾼速、⾼精度两个极端的需求。
⽽逐次逼近转换器（ＳＡＲＡＤＣ）具有中等速度（５ＭＳ／ｓ以下）、中等精度（８～１８位）、低功耗和低成本的综合优势，在更加⼴阔的领域中得到了应⽤。
由于ＳＡＲＡＤＣ能够适应多种模拟输⼊⽅式（单级、双级、差分），在开关、多通道应⽤中能保证零数据延迟，⽽且速度、精度适中，功耗、成本低，因此，在⼯业控制⽅⾯应⽤⼴泛，适⽤于测量各种物理量的传感器。
例如，在传感器⽹络中，成千上万个传感器节点由１块电池或者⼏平⽅毫⽶的太阳能电池供电，这就要求传感器节点⾯积⼩、成本低，⽽且长时间⼯作消耗的能量也很⼩，ＳＡＲＡＤＣ可满⾜这种应⽤需求。
ＳＡＲＡＤＣ还⼴泛应⽤于医学仪器的成像系统，例如ＣＴ扫描仪、ＭＲＩ和Ｘ射线系统。
ＳＡＲＡＤＣ零延迟、较⾼采样速率和较好ＤＡＣ指标的优势，保证了成像系统的⾼刷新速率和⾼成像分辨率；⽽且，孟昊吴武⾂（北京⼯业⼤学集成电路与系统实验室）摘要：本⽂对逐次逼近型模数转换器（ＳＡＲＡＤＣ）的结构进⾏了介绍，并对影响ＡＤＣ性能的主要因素加以分析。
设计了⼀种基于⼆进制加权电容阵列的数字校准算法，并运⽤⽐较器⾃动失调校准技术，实现了⾼性能ＳＡＲＡＤＣ的设计。
仿真结果表明该设计在１２０ｋｓｐｓ的采样率下精度可达１８位。
关键词：ＳＡＲＡＤＣ；校准；ＤＡＣ；⽐较器；失调⼀种１８位ＳＡＲＡＤＣ的设计实现１８ＢｉｔＳＡＲ－Ａ／ＤＣｏｎｖｅｒｔｅｒＥｍｐｌｏｙｉｎｇＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ－ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ．Ｋｅｙｆａｃ－ｔｏｒｓｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡＤＣｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｄｉｇｉｔａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｂｉｎａｒｙ－ｗｅｉｇｈｔｅｄｃａｐａｃｉｔｏｒａｒｒａｙａｎｄｏｆｆｓｅｔａｕｔｏ－ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡＤＣ．Ｔｈｅｓｉｍ－ｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｔａｃｈｉｅｖｅｓ１８ｂｉｔｓｏｆｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｔ１２０ｋｓｐｓｓａｍｐｌｉｎｇｒａｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＡＲＡＤＣ，Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ＤＡＣ，Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ，Ｏｆｆｓｅｔ这种ＡＤＣ⾯积⼩、功耗低等优势在便携式医学仪器、安防安检系统应⽤中也得到了充分发挥。
ADC种类及参数选择
ADC的分类特性和参数选择尽管A/D转换器的种类很多，但目前广泛应用的主要有：逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、V/F变换式A/D转换器，新型的Σ-Δ型A/D转换器。
逐次逼近寄存器型(SAR)模拟数字转换器(ADC)是采样速率低于5Msps (每秒百万次采样)的中等至高分辨率应用的常见结构。
SAR ADC的分辨率一般为8位至16位，具有低功耗、小尺寸等特点。
这些特点使该类型ADC具有很宽的应用范围，例如便携/电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据/信号采集等。
顾名思义，SAR ADC实质上是实现一种二进制搜索算法。
所以，当内部电路运行在数兆赫兹(MHz)时，由于逐次逼近算法的缘故，ADC采样速率仅是该数值的几分之一。
SAR ADC的架构：尽管实现SAR ADC的方式千差万别，但其基本结构非常简单(见图1)。
模拟输入电压(VIN)由采样/保持电路保持。
为实现二进制搜索算法，N位寄存器首先设置在中间刻度(即：100... .00，MSB设置为1)。
这样，DAC输出(VDAC)被设为VREF/2，VREF是提供给ADC的基准电压。
然后，比较判断VIN是小于还是大于VDAC。
如果VIN大于VDAC，则比较器输出逻辑高电平或1，N位寄存器的MSB保持为1。
相反，如果VIN小于VDAC，则比较器输出逻辑低电平，N位寄存器的MSB清0。
随后，SAR控制逻辑移至下一位，并将该位设置为高电平，进行下一次比较。
这个过程一直持续到LSB。
上述操作结束后，也就完成了转换，N位转换结果储存在寄存器内。
图1. 简单的N位SAR ADC架构图2给出了一个4位转换示例，y轴(和图中的粗线)表示DAC的输出电压。
本例中，第一次比较表明VIN < VDAC。
所以，位3置为0。
然后DAC被置为01002，并执行第二次比较。
由于VIN > VDAC，位2保持为1。
DAC置为01102，执行第三次比较。
根据比较结果，位1置0，DAC又设置为01012，执行最后一次比较。
一种12位1M S-s含冗余位SAR ADC的设计
一种12位1M S-s含冗余位SAR ADC的设计一种12位1M S/s含冗余位SAR ADC的设计摘要：模数转换器（ADC）在现代电子系统中起着至关重要的作用，其中逐次逼近型（SAR）ADC是一种常见的架构。
本文介绍了一种新颖的12位1M采样率的SAR ADC设计，该设计采用了冗余位和多级比较器的结构，以提高转换精度和速度。
通过对ADC电路及其工作原理的详细说明，充分展现了该设计的优势和性能。
1. 引言模数转换器（ADC）是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的关键部件。
SAR ADC是目前最常用的ADC架构之一，其原理是通过比较参考电压与待测信号，逐位逼近地确定数字代码。
2. SAR ADC的工作原理SAR ADC的主要组成部分包括采样保持电路（S/H）和逼近逻辑电路。
S/H电路用于将连续的模拟信号抽样成离散的采样值，并在每个时钟周期前锁存。
逼近逻辑电路根据每一位的比较结果，逐步逼近待测信号的数字表示。
3. 冗余位和多级比较器的设计为了提高转换精度和速度，本设计使用了冗余位和多级比较器结构。
冗余位用于在每一位上进行额外的比较，以消除由于比较误差引入的非线性失真。
多级比较器结构则可以减小每个比较器的比较范围，提高转换速度。
4. ADC电路细节该SAR ADC的电路采用了12位的并行比较器结构，其中每一位采用了4级比较器。
并行比较器的输出通过加权网络反馈给参考电压发生器和逼近逻辑电路，以实现逐位逼近。
5. 性能评估通过电路仿真和性能评估，我们对这种SAR ADC的性能进行了全面的分析。
结果表明，该ADC设计能够实现12位精度的转换，采样率为1M S/s，同时具有较低的功耗和较高的转换速度。
6. 结论本文介绍了一种12位1M S/s含冗余位SAR ADC的设计。
通过采用冗余位和多级比较器的结构，提高了ADC的转换精度和速度。
通过电路仿真和性能评估，验证了该设计的优势和性能。
这种设计在数字信号处理、通信系统和传感器等领域有着广泛的应用前景综上所述，本文介绍了一种基于冗余位和多级比较器结构的12位1M S/s SAR ADC的设计。
saradc基本结构及其原理_概述及解释说明
saradc基本结构及其原理概述及解释说明1. 引言1.1 概述引言部分将对saradc的基本结构及其原理进行概述和解释说明。
saradc 是一种模拟数字转换器，用于将模拟信号转换为数字信号。
它在电子领域中具有广泛应用，特别是在数据采集和信号处理方面。
了解saradc的基本结构和工作原理对于深入理解其功能和优势至关重要。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行介绍：- 第一部分将介绍saradc的基本结构，包括其组成部分和相互之间的关系。
通过了解saradc的基本结构，读者可以更好地理解它的内部工作原理。
- 第二部分将详细解释saradc的工作原理。
我们将探讨数字化过程、采样频率、量化误差等关键概念，并阐述它们与saradc原理之间的联系。
- 第三部分将以实例应用和案例研究为基础，介绍不同领域中saradc的具体应用情况，并对这些案例进行详细分析。
通过实际案例，读者可以从不同角度深入了解saradc的实际运用和效果。
- 第四部分将探讨saradc的局限性和改进方向。
我们将分析saradc存在的一些局限性，并提出相应的改进建议，以期在实际应用中能够更好地解决问题。
- 最后，我们将对文章进行总结回顾，并对saradc未来发展进行展望。
1.3 目的本文旨在通过介绍saradc的基本结构及其原理，帮助读者了解这一技术在模拟信号转换中的作用和重要性。
同时，通过实例应用和案例研究，让读者深入了解saradc在不同领域中的实际应用情况和效果。
最后，我们将探讨saradc 存在的局限性，并提出改进方向和可能遇到的挑战，并为未来saradc技术发展展示出一条可行的道路。
2. saradc基本结构及其原理：2.1 saradc基本结构：saradc是一种模拟数字转换器，它用于将输入的模拟信号转换为数字信号。
它由多个关键部分组成，包括模拟输入端、采样保持电路、比较器、参考电压、计数器和数字输出端。
2.2 saradc原理解释：saradc的工作原理基于逐次逼近法。
汽车电子MCU中的16通道10 bit 1 MHz逐次逼近模数转换器设计
汽车电子MCU中的16通道10 bit 1 MHz逐次逼近模数转
换器设计
陈铖颖;黑勇;戴澜;胡晓宇
【期刊名称】《固体电子学研究与进展》
【年(卷),期】2013()1
【摘要】逐次逼近模数转换器(SAR ADC)具有中等转换精度和速度,在精度、速度、功耗以及成本方面具有综合优势,且易于实现多路控制,广泛应用于工业控制、医疗
仪器以及微控制器(MCU)等领域中。
采用GSMC0.18μm1P6M CMOS混合信号
工艺,设计了一款用于汽车电子MCU的16通道10bit1MHz逐次逼近模数转换器。
测试结果表明,在电源电压1.8V,输入信号51kHz和1MHz时钟频率下,无杂散动态范围(SFDR)71.364dB,有效位数(ENOB)达到9.49bit,整体功耗2.24mW,满足汽车电子MCU的应用需求。
【总页数】6页(P80-85)
【关键词】逐次逼近;模数转换器;微控制器;数模转换器
【作者】陈铖颖;黑勇;戴澜;胡晓宇
【作者单位】中国科学院微电子研究所;北方工业大学信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN432
【相关文献】
1.12-BIT逐次逼近式模数转换器的设计与优化 [J], 裴晓敏
2.多通道逐次逼近型10 bit 40 Ms/s模数转换器的设计 [J], 殷勤;戚韬;吴光林;吴建辉
3.超低功耗10bit逐次逼近模数转换器 [J], 金星;朱从义;马文龙;张耀辉
4.一种具有2-bit/cycle结构的400-MS/s 8-bit逐次逼近型模数转换器设计 [J], 代国宪;陈迟晓;叶凡;任俊彦
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新款16位、低功耗、高速ADC
新款16位、低功耗、高速ADC
佚名
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2009(17)12
【摘要】Analog Devices,Inc．最新推出可用于高性能、低功耗通信、便携式设备、仪器仪表和医疗保健应用的26款ADC（模数转换器），扩充了其低功耗数据转换器产品组合。
【总页数】1页(P59-59)
【关键词】高速ADC;低功耗;Devices;便携式设备;模数转换器;数据转换器;医疗保健;仪器仪表
【正文语种】中文
【中图分类】TN792;TP368.1
【相关文献】
1.应用于中高速SAR ADC的低功耗少开关开关方法 [J], 王浩;谢文明;蔡思静;郑少锋
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4.采用TDC和SAR的高速低功耗两步式结构ADC设计 [J], 崔凤梅
5.适合便携式低功耗应用的ADC：高速的双通道12位ADC [J],
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超小型最小12、14及16位SAR ADC
超小型最小12、14及16位SAR ADC
佚名
【期刊名称】《今日电子》
【年(卷),期】2014(0)11
【摘要】1MSPS ADS7042可推进实现尺寸与功耗优化的最优配比。
这款微型器件全速功耗仅为690μW，且可在采样速率达到前所未有水平的情况下，依然可以为超低助耗系统降低功耗。
例如，在1kSPS的速率hADS7042的功牦不足1μW，这使其更为适用于远程系统临控肢能源采集应用。
此外，它还可应用于电机控制、仪表、便携式医疗设备以及空间有限的消费类应用中，如硬盘驱动器、计算机外设、可穿戴健身设备与智能手机等。
【总页数】1页(P65-65)
【关键词】超小型;SAR;ADC;功耗优化;采样速率;远程系统;医疗设备;硬盘驱动器【正文语种】中文
【中图分类】TN948.41
【相关文献】
1.Digital Self-Calibration Technique Based on 14-Bit SAR ADC [J], Zhao Yiqiang;Jia Nan;Dai Peng;Yang Ming
2.MAX12xx系列：14位／12位，40Msps至80Msps ADC [J],
3.Maxim推出业内尺寸最小的18位逐次逼近型（SAR）ADC [J],
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Maxim Integrated推出业内采样速率最快的20位SARADC
Maxim Integrated推出业内采样速率最快的20位SARADC佚名【期刊名称】《测控技术》【年(卷),期】2014(33)7【摘要】Maxim公司推出20位、1．6MS／s逐次逼近寄存器（SAR）模／数转换器（ADC）MAX11905，使设计人员能够以最低功耗实现业内最高分辨率和最快采样速率。
工程师在高精度数据转换设计中通常会选取∑-△ADC。
然而，为实现高精度和宽动态范围，此类ADC的功耗通常在100mw以上。
而MAX11905SARADC的功耗仅为9mW，降幅达91％。
除有效降低功耗外，器件还具有超高（20位）精度和最快的采样速率（1．6MS／s）。
MAX11905还集成内部基准缓冲器，有效降低成本、加快产品上市，与分立竞争方案相比可节省高达50％的空间。
MAX11905功能丰富，是过程控制、自动检测设备、医疗仪表和电池供电设备等多种应用的理想选择。
【总页数】1页(P159-159)【关键词】Maxim公司;Integrated;采样速率;∑-△ADC;模/数转换器;自动检测设备;电池供电设备;最高分辨率【正文语种】中文【中图分类】TP332【相关文献】1.Maxim Integrated推出高集成度单相表计SoC [J], Maxim Integrated2.Maxim Integrated：推出高集成度11．3Gbps以太网光收发器IC [J],3.Maxim Integrated推出业内尺寸最小的IO-Link环境光传感器 [J], 无;4.Maxim Integrated推出支持4路全景视频信号流的解串器，理想用于汽车产品[J],5.Maxim Integrated推出业内采样速率最快的20SAR ADC，功耗节省91％、空间缩小50％ [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。