低功耗逐次逼近型CMOS模数转换器的研究
纳米级CMOS逐次逼近AD转换器设计研究与实现
纳米级CMOS逐次逼近A/D转换器设计研究与实现作为片上系统(SoC: System-on-Chip)的一种重要模块单元,A/D转换器(ADC: Analog-to-Digital Converter)的应用日益广泛。
集成电路工艺尺寸的不断减小在推动数字电路迅速发展的同时增加了高性能模拟电路的设计难度,A/D转换器作为典型的数模混合信号电路,在纳米级CMOS工艺下既面临着机会也面临着挑战。
作为应用最为广泛的一种ADC类型,逐次逼近(SAR: Successive Approximation Register)A/D转换器所含模拟电路较少,具有结构简单、功耗低、易集成等优点,在纳米级CMOS工艺下有很好的发展前景。
基于多种SAR ADC结构类型,采用理论分析推导结合Matlab建模验证的方式,对SAR ADC D/A转换网络无源元件匹配性以及能耗进行了研究。
详细分析和讨论了SAR ADC中比较器、开关以及电压基准的设计技术。
在以上研究的基础上,基于纳米级CMOS工艺设计实现了两种SAR A/D转换器。
基于SMIC 65nm CMOS低漏电工艺设计实现了一种8通道12-bit 200kS/s触摸屏SAR A/D转换器。
提出了一种新型R-C混合式D/A转换结构,通过一种二进制比例的电容对实现了电阻梯的复用,减小了转换器的面积,整个ADC的面积小于0.13mm~2。
提出了一种与SAR ADC工作原理完全兼容并且不增加任何额外时序逻辑的新型失调消除技术,有效减小了伪差分比较器的失调电压。
提出了一种结合双端分段非线性补偿、对数项消除技术以及混合模式拓扑输出的新型温度补偿技术,提高了ADC内部电压基准源的温度稳定性。
测试结果显示,12-bit SAR ADC具有70.13dB的信噪失真比(SNDR: Signal toNoise and Distortion Ratio),失调误差为1.28LSB,功耗仅为2.8mW,满足触摸屏SoC的应用要求。
低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计共3篇
低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计共3篇低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计1低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计随着电子技术的发展和普及，模数转换器在数字信号处理中扮演着越来越重要的角色。
随之而来的是对低功耗、高精度的需求的提高。
因此本文将介绍一种低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计。
首先，介绍一下逐次逼近调制（SAR）模数转换器并且说明其优点。
在SAR模数转换器中，采用逐步逼近方式来逼近模拟信号，它很容易实现具有高解析度的模数转换器。
SAR模数转换器的优点是它的低功耗。
与传统的flash模数转换器相比，SAR模数转换器的功耗要低得多，这是它被广泛应用的重要原因之一。
然后，讲解一下如何设计低功耗的逐次逼近模数转换器。
其步骤如下：第一步，挑选合适的比较器。
比较器的作用是将模拟信号与逐步逼近的电压进行比较，从而得出每一位的二进制代码。
合适的比较器应该能够在低功耗的情况下实现高速转换。
此外，比较器的噪声电平应该非常低，确保转换的精度。
第二步，确定参考电压。
参考电压是指用于逐步逼近的电压值。
当参考电压低于模拟信号电压时，SAR模数转换器会将该位二进制代码值置为“1”，反之，则置为“0”。
通常情况下，参考电压的值等于模数转换器的工作电压的一半，以保证模数转换器的稳定性。
第三步，选择合适的DAC。
DAC是模数转换器中的数字模拟转换器，将逐步逼近的电压转换成模拟信号的电压。
在选择DAC 时，我们需要考虑它的分辨率、误差、导通电阻等关键参数，以确保它能够实现高精度转换并具有低功耗。
最后，需要注意的是，SAR模数转换器设计中一个重要的考虑因素是选取适当的时钟频率。
要保证SAR模数转换器能够完成高速的逼近过程，同时，时钟频率不能过高，否则会增加功耗和噪声。
因此，选取适当的时钟频率非常关键。
总之，本文介绍了低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计，详细讲解了如何设计低功耗的SAR模数转换器。
相信随着电子技术的不断进步，SAR模数转换器必将在各个领域中发挥更大的作用本文详细介绍了低功耗逐次逼近模数转换器的设计原理和关键技术，包括比较器、参考电压、DAC和时钟频率的选择。
高速低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器研究
高速低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器研究高速低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器研究摘要：随着科技的进步，数字信号处理在许多领域中起着至关重要的作用。
模数转换器 (ADC) 是连接模拟与数字领域的重要桥梁，因此对于 ADC 的研究和改进一直是一个热门的课题。
本文研究了一种高速低功耗的 CMOS 逐次逼近型模数转换器，使用CMOS工艺制造的 ADC 可以在低功耗的同时实现较高的采样速率和较高的精度。
实验结果表明，所提出的 ADC 在满足高速和低功耗要求的同时，仍可以保持较高的性能。
关键词：模数转换器，ADC，CMOS，逐次逼近，功耗，高速1. 引言随着现代通信技术和信息处理技术的迅猛发展，对于高速、低功耗的模数转换器 (ADC) 的需求越来越迫切。
传统的逐次逼近型模数转换器虽然具有较高的精度，但其采样速率和功耗存在较大的限制。
为了克服这些限制，我们提出了一种基于CMOS 工艺的高速低功耗逐次逼近型模数转换器的设计。
2. CMOS逐次逼近型模数转换器原理逐次逼近型模数转换器是一种常用的 ADC 设计方法。
它通过逐次近似的方式将模拟信号转换为数字信号。
具体来说，逐次逼近型模数转换器从最高有效位 (MSB) 开始，依次比较模拟信号与参考电压的大小，作出 0 或 1 的判断。
每次比较完成后，逐次逼近型模数转换器会根据判断结果调整下一位的比较参考值，直到所有位数都比较完成，得到最终的数字信号。
3. 高速低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器设计为了实现高速和低功耗的要求，我们采用了 CMOS 工艺制造ADC。
CMOS 技术可以在较低的功耗下实现较高的集成度和电路性能。
在逐次逼近型模数转换器的设计中，我们采用了平行处理的方式，即同时比较多个位的信号，以加快 ADC 的转换速度。
为了降低功耗，我们使用了多级放大器和比较器设计。
多级放大器可以增加输入信号的幅度，提高 ADC 对小信号的灵敏度，从而提高精度。
而多级比较器可以有效减小功耗，并提升ADC的速度。
一种12位CMOS逐次逼近型模数转换器的研究设计的开题报告
一种12位CMOS逐次逼近型模数转换器的研究设计的开题报告一、选题背景及意义模数转换器是数字电路重要的部分，模数转换器可以将模拟信号（例如声音、图像等）转换成数字信号（二进制信号），其精度和速度及功耗等指标都是数字电路中的重要性能参数。
随着数字信号处理技术的飞速发展，模数转换器在各种应用领域受到越来越广泛的应用，因此，设计一种高性能的模数转换器对于数字电路的发展具有重要的意义。
本课题选取的是CMOS逐次逼近型模数转换器，该结构常常被应用在高速、低功耗的模拟-数字转换电路中，拥有响应快、抗干扰性能好、布局简单等诸多优点，而且它相对于其他结构的模拟-数字转换电路来说，电路也更加简单，从而使得芯片封装区域和成本得到最小化。
二、研究内容本研究的主要内容是设计一种12位的CMOS逐次逼近型模数转换器，它的输入为一路模拟信号，输出为其等效的数字信号。
基于比较器、多用途门、锁存器和D/A转换器等基本电路单元，采用逐次逼近法进行转换。
这种结构的模数转换器精度高，能够实现高速采样，而且在设计成本上相对较低。
为了实现高精度、快速、稳定的模数转换，需要对模数转换器的各个关键模块进行深入的理论研究和系统优化设计，包括比较器的设计、运算功率的优化、电路稳定性的分析以及数字输出的校准等方面。
三、研究方法和技术路线1. 研究现有的CMOS逐次逼近型模数转换器的设计方案和性能指标，分析其优缺点和存在的问题；2. 根据设计要求和性能指标，采用PSPICE软件进行电路仿真，逐步优化电路结构和各个关键模块的参数；3. 采用VHDL/Verilog语言进行模块级仿真验证，确保设计的模块具有良好的设计可行性和协同性；4. 在FPGA/CPLD平台上进行模块验证，对所设计的模块进行联合仿真、调试和测试，以验证各个模块的正确性和互联情况；5. 设计好12位CMOS逐次逼近型模数转换器模块后，对整个模块进行仿真和验证，并对数字输出进行精度测试和校准，最终实现设计目标。
纳米级高精度流水线-逐次逼近型模数转换器研究
纳米级高精度流水线-逐次逼近型模数转换器研究纳米级高精度流水线-逐次逼近型模数转换器研究近年来，模数转换器（ADC）作为电子设备中重要的数据转换技术之一，受到了广泛的关注和研究。
ADC的性能直接影响到信号的采集、传输和处理，因此高精度的ADC是实现高性能电子系统的关键。
随着科技的发展，纳米级制程技术的应用使得先进的ADC设计成为可能。
本篇文章致力于探究纳米级高精度流水线-逐次逼近型模数转换器的研究进展与发展趋势。
首先，我们简要介绍了流水线-逐次逼近型模数转换器的基本原理。
流水线-逐次逼近型模数转换器是一种结合流水线和逐次逼近的工作模式，它能够将输入信号分为多个子段进行逐步逼近，从而提高转换速度和精度。
这种模数转换器结构由多个级别组成，每个级别都包含子ADC和数字校正逻辑，以实现高速、高精度的转换。
接下来，我们讨论了纳米级制程技术对高精度流水线-逐次逼近型模数转换器的影响。
纳米级制程技术在芯片设计中具有更高的集成度和更小的尺寸，能够实现更高的转换速度和更低的功耗。
同时，纳米级制程技术还可以提供更高的信号精度和更低的噪声水平，有助于提高ADC的精度和稳定性。
我们还阐述了纳米级高精度流水线-逐次逼近型模数转换器在实际应用中的优势。
首先，高精度的模数转换能够提高信号的采集和处理精度，有助于提高整个系统的性能。
其次，纳米级制程技术使得ADC的体积更小，适用于集成在高密度电子设备中。
此外，高精度的ADC还可以应用于医疗设备、通信系统、雷达系统等领域，提高系统的工作可靠性和精度。
进一步，我们探索了纳米级高精度流水线-逐次逼近型模数转换器研究的发展趋势。
首先，随着制程技术的进一步发展，纳米级芯片设计将会更加普遍。
其次，研究人员将会继续探索新的流水线-逐次逼近型模数转换器结构和算法，以提高ADC的速度和精度。
此外，随着人工智能和机器学习的兴起，纳米级高精度流水线-逐次逼近型模数转换器将有更广泛的应用前景。
最后，我们总结了纳米级高精度流水线-逐次逼近型模数转换器研究的关键问题和研究方向。
基于CMOS工艺的低功耗SAR ADC设计
基于CMOS工艺的低功耗SAR ADC设计基于CMOS工艺的低功耗SAR ADC设计摘要：随着物联网、5G通信等应用不断发展，对于低功耗高精度的模拟-数字转换器（ADC）需求也日益增加。
本文主要研究了基于CMOS工艺的低功耗逐次逼近型（SAR）ADC设计。
首先介绍了ADC的基本原理和工作模式，然后详细讲解了SAR ADC的原理及其与其他ADC的对比。
接着提出了低功耗的设计方法，包括降低比较器功耗、减小电容和最优控制电压等。
最后，以55nm CMOS工艺为例，设计了一个12位分辨率、采样率100kS/s的SAR ADC，并进行了仿真验证。
结果表明，该ADC的功耗仅为305nW，相较于传统的SAR ADC设计，具有显著的功耗优势。
因此，该设计方法可为减少ADC功耗提供一个重要的思路。
关键词：ADC；SAR ADC；CMOS工艺；低功耗；比较器；电容1. 引言模拟-数字转换器是一类重要的电路，主要用于将模拟信号转换为数字信号。
在现代电子技术应用中，模拟-数字转换器广泛应用于通信、控制、传感等领域。
其目的是将不同方法和源产生的不同物理变量转化为统一的数字信号，实现数字化处理和信息通信。
随着技术的发展，对于低功耗高精度的模拟-数字转换器（ADC）需求也越来越大。
低功耗的ADC不仅能延长电池寿命，还能减少热的产生，从而有利于系统可靠性和稳定性。
而逐次逼近型（SAR）ADC则是一种逐步逼近法的ADC，具有采样速度快、抗噪声能力强、结构简单等优点，因此成为了低功耗ADC设计的主流。
本文的主要研究内容是基于CMOS工艺的低功耗SAR ADC设计。
首先介绍了ADC的基本原理和工作模式，然后详细讲解了SAR ADC的原理及其与其他ADC的对比。
接着提出了低功耗的设计方法，包括降低比较器功耗、减小电容和最优控制电压等。
最后，以55nm CMOS工艺为例，设计了一个12位分辨率、采样率100kS/s的SAR ADC，并进行了仿真验证。
低电压功耗CMOS流水线模数转换器研究与实现的开题报告
低电压功耗CMOS流水线模数转换器研究与实现的开题报告一、选题背景和意义随着科技的不断发展，模拟信号向数字信号转换已经成为电子领域中的一个重要方向。
模数转换器（ADC）是将模拟信号转换为数字信号的关键器件之一。
CMOS流水线模数转换器在数字信号处理系统中受到了广泛的应用，尤其是在移动通信和图像处理等方面。
由于其速度快、精度高、功耗低等优点，已经成为研究和应用的热点。
然而，随着电力网络的膨胀和电力的稀缺性，低功耗的电子器件成为了当前研究的热点。
因此，如何提高流水线模数转换器的精度，并降低功耗，已经成为该领域研究的重点。
二、研究内容本研究的目的是设计一种低功耗CMOS流水线模数转换器，并对其进行系统仿真、性能评价和电路实现。
主要研究内容包括：1、流水线模数转换器的原理及设计。
对流水线模数转换器的基本结构和工作原理进行分析和研究，设计出合适的电路结构。
2、采用逐步逼近（SAR）算法和比较式运算器进行流水线模数转换器的数字转换。
在流水线模数转换器的设计中，采用SAR算法和比较式运算器，实现低功耗高精度的数字转换。
3、对CMOS流水线模数转换器进行电路实现。
在基于SAR算法和比较式运算器的流水线模数转换器设计完成后，对其进行电路实现，并在实验室进行测试和评价。
三、研究方法本研究主要采用以下方法：1、文献综述。
对现有的流水线模数转换器的优缺点进行分析和总结，为本研究提供分析依据。
2、理论分析。
对流水线模数转换器的原理和设计进行深入分析和推导，提出合适的电路结构。
3、电路设计。
根据理论推导和电路需求，进行电路设计，并对电路进行仿真。
4、电路实现和测试。
在完成电路设计后，将其进行实现和测试，评价其性能和指标。
四、预期成果本研究的预期成果包括：1、设计一种低功耗、高精度的CMOS流水线模数转换器，实现数字信号与模拟信号的转换。
2、通过理论分析和电路实现，验证设计的模数转换器的性能和指标，包括转换精度和功耗等方面。
新型混合结构逐次逼近型CMOS模数转换器关键技术研究
新型混合结构逐次逼近型CMOS模数转换器关键技术研究新型混合结构逐次逼近型CMOS模数转换器关键技术研究摘要：模数转换器（ADC）是现代电子系统中关键的电路之一，用于将模拟信号转换为数字信号。
随着数字信号处理技术的快速发展，CMOS技术在安全性、精度和功耗等方面的优势使得混合结构逐次逼近型CMOS模数转换器成为研究的热点。
本文主要研究了新型混合结构逐次逼近型CMOS模数转换器的关键技术，包括电压参考电路、比较器设计与校准、数字校准算法和动态电流匹配技术。
实验结果表明，该混合结构逐次逼近型CMOS模数转换器在精度、速度和功耗等方面有较好的性能。
关键词：ADC；CMOS；逐次逼近型；比较器；校准；电流匹配1. 引言模数转换器是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的关键电路。
它在许多领域中被广泛应用，如通信系统、图像处理和音频处理等。
随着数字信号处理技术的快速发展，对ADC的要求也越来越高，包括更高的精度、更快的转换速度和更低的功耗等。
2. 新型混合结构逐次逼近型CMOS模数转换器的设计新型混合结构逐次逼近型CMOS模数转换器通过结合逐次逼近型和混合结构的优势，实现了更高的精度和速度。
它主要由参考电路、比较器、校准电路和数字校准算法组成。
2.1 电压参考电路电压参考电路是ADC中重要的部分之一，它提供稳定的参考电压，直接影响到转换器的精度。
为了提高精度，我们采用了带有分压和校准电路的电压参考电路。
分压电路可以将高压端的参考电压降低到合适的范围，校准电路可以对参考电压进行调整，以提高精度。
2.2 比较器设计与校准比较器是将模拟信号与参考电压进行比较的电路，它的性能直接影响到ADC的精度和速度。
为了提高比较器的性能，我们采用了高精度的比较器设计和校准技术。
比较器设计包括增益调整和偏置校准，通过控制比较器的增益和偏置，可以提高转换器的精度。
2.3 数字校准算法数字校准算法通过对转换过程中的非线性误差进行校准，进一步提高了ADC的精度。
低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计
低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计Study and Design of Low-power Successive Approximation Analog-to-digital Converter(申请清华大学工学硕士学位论文)电子工程系培养单位：电子科学与技术学科：研究生：指导教师:两低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计孙彤毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：摘要逐次逼近模数转换器（ADC）具有中等转换精度和中等转换速度，采用CMOS工艺实现可以保证较小的芯片面积和低功耗，而且易于实现多路转换，在精度、速度、功耗和成本方面具有综合优势，被广泛应用于工业控制、医疗仪器以及微处理器辅助模数转换接口等领域。
论文工作设计了一个电源电压为2.5V，精度为12位，速度为500kS/s的低功耗逐次逼近ADC。
电路采用单端轨到轨输入，并具有省电模式。
研究工作主要分为三个部分：①研究设计了一个分段电容式数模转换器（DAC），高端低端各6位，共有128个单位电容，减小了芯片面积，降低了动态功耗，而且高3位采用温度计编码，保证了DAC高位的单调性；分段电容阵列的版图采用共中心的对称布局，以提高电容的匹配精度。
低功耗逐次逼近型模数转换器的设计
低功耗逐次逼近型模数转换器的设计
王法翔;周圻坤
【期刊名称】《中国集成电路》
【年(卷),期】2022(31)8
【摘要】本文提出了一种低功耗逐次逼近型(Successive Approximation Register,SAR)模数转换器。
电路采用MCS切换方式和二级全动态比较器以及可编程时钟产生电路,以实现低功耗的模数转换器。
本设计基于SMIC 130 nm CMOS工艺,电源电压为3.3 V,采样速率为2 MS/s,仿真结果表明,ADC的SFDR为77.6 dB,SNDR为59.2 dB,其能达到9.55 bit分辨率,且功耗仅为0.198 mW。
【总页数】6页(P63-68)
【作者】王法翔;周圻坤
【作者单位】福州大学物理与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN7
【相关文献】
1.低功耗高精度逐次逼近型模数转换器的设计
2.用于植入式医疗设备的低功耗低位逐次逼近型模数转换器
3.10位低功耗逐次逼近型模数转换器的设计
4.一种采用时域比较器的低功耗逐次逼近型模数转换器的设计
5.14位低功耗逐次逼近型模数转换器设计
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低功耗逐次逼近型CMOS模数转换器的研究
低功耗逐次逼近型CMOS模数转换器的研究
摘要：随着科技的迅猛发展，模数转换器在数字信号处理领域扮演着重要的角色。
然而，传统的模数转换器存在功耗高、面积大等问题。
因此，本文提出了一种低功耗的逐次逼近型CMOS模数转换器的研究，通过对电路设计和参数优化进行深
入探讨，实现了在保持较高转换精度的同时降低功耗和面积的目标。
1. 引言
模数转换器广泛应用于通信、图像处理、声音处理等领域，能够将模拟信号转换为数字信号。
然而，传统的模数转换器由于采用了大量的功耗高的电子元件，导致整体性能受限。
因此，降低功耗是当前研究的热点之一。
2. 逐次逼近型CMOS模数转换器原理
逐次逼近型CMOS模数转换器是一种常用的模数转换器结构，
其原理主要包括采样保持、比较器、数字逼近单元等。
其中，逼近单元是模数转换器的关键，是实现高精度转换的核心。
3. 设计细节和参数优化
在设计过程中，需要考虑到功耗、转换精度和面积之间的权衡。
通过采用CMOS工艺和精确的电路布局，可以降低功耗并提高
系统性能。
4. 降低功耗的方法及优化
为了降低功耗，本文采用了多种方法进行优化，包括电源管理、核心电路设计和优化等。
通过减少功耗峰值和压缩电路面积，达到了降低功耗的目标。
5. 实验结果与分析
经过实验验证，本文所提出的低功耗逐次逼近型CMOS模数转换器在不同数据信号输入情况下，均能够保持高转换精度的同时降低功耗。
实验结果显示，相比传统模数转换器，本文所设计的模数转换器在功耗和面积上都有明显的减少。
6. 结论
本文通过对低功耗逐次逼近型CMOS模数转换器的研究，有效地解决了传统模数转换器功耗高、面积大等问题。
通过合理的电路设计和参数优化，成功地实现了在保持较高转换精度的同时降低功耗和面积的目标。
该研究成果对于模数转换器的进一步发展和应用具有重要意义。
7.
综上所述，本文通过研究低功耗逐次逼近型CMOS模数转换器，成功地解决了传统模数转换器功耗高、面积大等问题。
通过采用CMOS工艺和精确的电路布局，以及多种优化方法，如电源管理和核心电路设计等，实现了在保持较高转换精度的同时降低功耗和面积的目标。
实验结果验证了所设计的模数转换器在不同输入情况下均能够保持高精度转换，并且相比传统模数转换器在功耗和面积上都有明显的减少。
这些研究成果对于模数转换器的进一步发展和应用具有重要意义。