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低功耗CMOS逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器 版權(quán)信息
- ISBN：9787030454102
- 條形碼：9787030454102 ; 978-7-03-045410-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
低功耗CMOS逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器 內(nèi)容簡介
《低功耗 CMOS 逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器》系統(tǒng)介紹了低功耗 CMOS 逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計所涉及的一些關(guān)鍵問題，包括體系結(jié)構(gòu)、高層次模型、電容開關(guān)時序、關(guān)鍵電路技術(shù)、低壓模擬電路、電容陣列布局等，同時介紹當(dāng)前新的流水線 SAR A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計技術(shù)和可配置 A/D 轉(zhuǎn)換器設(shè)計技術(shù)，是當(dāng)前國外低功耗 CMOS 混合信號集成電路的前沿研究內(nèi)容。《低功耗 CMOS 逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器》所提出的體系結(jié)構(gòu)、電容開關(guān)時序及高層次模型、關(guān)鍵電路模塊均經(jīng)過流片驗證或 Spice 仿真驗證，可以直接供讀者參考，且對想深入研究低功耗 CMOS 混合信號集成電路設(shè)計的設(shè)計人員和研究人員具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義和實用性。
低功耗CMOS逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器 目錄
目錄
前言
緒論 1
0.1 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的研究進(jìn)展 1
0.2 本書的主要內(nèi)容 2
參考文獻(xiàn) 3
第1章 SAR A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計基礎(chǔ) 4
1.1 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理 4
1.2 電荷再分配D/A轉(zhuǎn)換電路 5
1.2.1 二進(jìn)制權(quán)重電容D/A轉(zhuǎn)換器 5
1.2.2 分段式電容D/A轉(zhuǎn)換器 6
1.2.3 C-2C式電容D/A轉(zhuǎn)換器 7
1.3 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) 7
1.3.1 靜態(tài)特性參數(shù) 7
1.3.2 動態(tài)特性參數(shù) 10
參考文獻(xiàn) 11
第2章 低功耗SAR A/D轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵設(shè)計技術(shù) 12
2.1 高效電容開關(guān)時序 12
2.1.1 傳統(tǒng)電容開關(guān)時序 13
2.1.2 節(jié)能電容開關(guān)時序 14
2.1.3 單調(diào)電容開關(guān)時序 15
2.1.4 VCM-based電容開關(guān)時序 16
2.1.5 開關(guān)功耗分析 17
2.2 CMOS比較器 18
2.2.1 基本動態(tài)鎖存比較器 18
2.2.2 雙尾電流型動態(tài)鎖存比較器 19
2.2.3 動態(tài)比較器的失調(diào) 20
2.2.4 動態(tài)比較器的噪聲 21
2.3 SAR控制實現(xiàn)技術(shù) 22
2.3.1 傳統(tǒng)的SAR控制邏輯 22
2.3.2 SAR動態(tài)邏輯實現(xiàn)技術(shù) 23
參考文獻(xiàn) 24
第3章 低功耗SAR A/D轉(zhuǎn)換器 26
3.1 一種10位1.0V 300kS/s SAR A/D轉(zhuǎn)換器 26
3.1.1 10位SAR A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu) 26
3.1.2 基于電容拆分技術(shù)的VCM-based電容開關(guān)時序 26
3.1.3 自舉開關(guān) 31
3.1.4 動態(tài)比較器 33
3.1.5 基于動態(tài)邏輯的SAR控制技術(shù) 37
3.1.6 版圖設(shè)計 39
3.1.7 SAR A/D轉(zhuǎn)換器測試 41
3.2 10位20kS/s 0.6V超低功耗SAR A/D轉(zhuǎn)換器 43
3.2.1 10位SAR ADC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 43
3.2.2 新型低功耗DAC電容開關(guān)時序 44
3.2.3 自舉開關(guān) 47
3.2.4 SAR動態(tài)邏輯 48
3.2.5 實驗結(jié)果 49
3.3 一種8位0.35V 10kS/s 低功耗SAR A/D轉(zhuǎn)換器 50
3.3.1 8位SAR A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu) 51
3.3.2 基于電容拆分技術(shù)的新型電容開關(guān)時序 51
3.3.3 低漏電、低失真自舉開關(guān) 57
3.3.4 襯底驅(qū)動全動態(tài)比較器 59
3.3.5 DAC陣列中的電容驅(qū)動開關(guān) 60
3.3.6 低漏電SAR控制邏輯 61
3.3.7 測試結(jié)果與討論 63
參考文獻(xiàn) 64
第4章 高精度SAR A/D轉(zhuǎn)換器 66
4.1 高精度SAR A/D轉(zhuǎn)換器的校準(zhǔn)技術(shù) 66
4.1.1 模擬自校準(zhǔn)技術(shù) 66
4.1.2 基于Split ADC的數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù) 68
4.2 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的電容失配和Split ADC LMS數(shù)字校準(zhǔn) 71
4.2.1 16位SAR A/D轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu) 71
4.2.2 寄生電容和電容失配 73
4.2.3 基于Split ADC的LMS數(shù)字校準(zhǔn)原理 75
4.2.4 基于Split ADC的LMS數(shù)字校準(zhǔn)高層次建模 77
4.3 基于Split ADC LMS數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)的16位SAR A/D轉(zhuǎn)換器 79
4.3.1 基本工作原理 80
4.3.2 關(guān)鍵模塊電路 84
4.3.3 仿真結(jié)果 88
4.4 基于Sub-radix-2的SAR A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字校準(zhǔn)算法 88
4.4.1 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的廣義碼域線性均衡器 89
4.4.2 DAC失配誤差的數(shù)字可校準(zhǔn)性 90
4.4.3 基于Sub-radix-2的SAR A/D轉(zhuǎn)換器 92
4.5 基于擾動數(shù)字校準(zhǔn)的16位SAR A/D轉(zhuǎn)換器 94
4.5.1 基于擾動的數(shù)字校準(zhǔn)原理 94
4.5.2 16位1MS/s SAR A/D轉(zhuǎn)換器 97
參考文獻(xiàn) 102
第5章 高速SAR A/D轉(zhuǎn)換器 104
5.1 一種8位/10位可配置高速異步SAR A/D轉(zhuǎn)換器 104
5.1.1 可配置SAR A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu) 104
5.1.2 電容DAC 105
5.1.3 高速比較器 108
5.1.4 異步SAR控制技術(shù) 109
5.1.5 A/D轉(zhuǎn)換器仿真結(jié)果 110
5.2 一種8位208MS/s SAR A/D轉(zhuǎn)換器 113
5.2.1 高速采樣開關(guān) 113
5.2.2 高速可校準(zhǔn)比較器 115
5.2.3 終端電容復(fù)用 117
5.2.4 校準(zhǔn)位和邏輯控制 120
5.2.5 仿真結(jié)果 122
5.3 一種8位660MS/s異步SAR A/D轉(zhuǎn)換器 123
5.3.1 異步時鐘產(chǎn)生電路 124
5.3.2 預(yù)置位技術(shù) 125
5.3.3 整體電路工作過程和邏輯控制 127
5.3.4 仿真結(jié)果 128
5.4 8位2.0GS/s時域交織SAR A/D轉(zhuǎn)換器 129
5.4.1 時域交織A/D轉(zhuǎn)換器的誤差分析 129
5.4.2 基于模擬延遲鎖相環(huán)的時鐘產(chǎn)生器 131
5.4.3 子通道SAR A/D轉(zhuǎn)換器架構(gòu)與開關(guān)電容陣列 133
5.4.4 仿真結(jié)果 137
參考文獻(xiàn) 138
第6章 高速流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器 140
6.1 流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器基本原理 140
6.1.1 流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu) 140
6.1.2 SAR輔助型MDAC的工作原理 141
6.1.3 SAR輔助型MDAC設(shè)計考慮 143
6.2 一種12位50MS/s流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器 147
6.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 147
6.2.2 流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器的誤差分析 148
6.2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 155
6.2.4 SAR輔助型MDAC電路 159
6.2.5 增益自舉運算放大器 161
6.2.6 第二級SAR A/D轉(zhuǎn)換器 169
6.2.7 內(nèi)部時鐘產(chǎn)生電路 172
6.2.8 自舉開關(guān)電路 173
6.2.9 流片測試結(jié)果 174
6.3 一種基于過零檢測的10位50MS/s流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器 177
6.3.1 基于過零檢測器的開關(guān)電容電路 177
6.3.2 基于過零檢測器的流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器的非理想效應(yīng) 181
6.3.3 基于過零檢測器的流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)計 182
6.3.4 關(guān)鍵模塊電路 188
6.3.5 仿真結(jié)果 193
參考文獻(xiàn) 194
第7章 可配置循環(huán)型CMOS A/D轉(zhuǎn)換器 197
7.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 197
7.1.1 循環(huán)型A/D轉(zhuǎn)換器基本原理 197
7.1.2 6～12位可配置低功耗循環(huán)型A/D轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 198
7.1.3 冗余數(shù)字校準(zhǔn) 199
7.1.4 多工作模式設(shè)計 200
7.2 關(guān)鍵模塊電路 201
7.2.1 采樣保持電路基本原理 201
7.2.2 余量增益電路 209
7.2.3 可配置CMOS運算放大器 217
7.2.4 動態(tài)比較器 219
7.2.5 非交疊時鐘產(chǎn)生模塊 220
7.3 整體性能仿真和版圖布局 221
7.3.1 動態(tài)性能仿真結(jié)果 221
7.3.2 功耗仿真 224
7.3.3 版圖布局 225
參考文獻(xiàn) 226
前言
緒論 1
0.1 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的研究進(jìn)展 1
0.2 本書的主要內(nèi)容 2
參考文獻(xiàn) 3
第1章 SAR A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計基礎(chǔ) 4
1.1 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理 4
1.2 電荷再分配D/A轉(zhuǎn)換電路 5
1.2.1 二進(jìn)制權(quán)重電容D/A轉(zhuǎn)換器 5
1.2.2 分段式電容D/A轉(zhuǎn)換器 6
1.2.3 C-2C式電容D/A轉(zhuǎn)換器 7
1.3 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) 7
1.3.1 靜態(tài)特性參數(shù) 7
1.3.2 動態(tài)特性參數(shù) 10
參考文獻(xiàn) 11
第2章 低功耗SAR A/D轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵設(shè)計技術(shù) 12
2.1 高效電容開關(guān)時序 12
2.1.1 傳統(tǒng)電容開關(guān)時序 13
2.1.2 節(jié)能電容開關(guān)時序 14
2.1.3 單調(diào)電容開關(guān)時序 15
2.1.4 VCM-based電容開關(guān)時序 16
2.1.5 開關(guān)功耗分析 17
2.2 CMOS比較器 18
2.2.1 基本動態(tài)鎖存比較器 18
2.2.2 雙尾電流型動態(tài)鎖存比較器 19
2.2.3 動態(tài)比較器的失調(diào) 20
2.2.4 動態(tài)比較器的噪聲 21
2.3 SAR控制實現(xiàn)技術(shù) 22
2.3.1 傳統(tǒng)的SAR控制邏輯 22
2.3.2 SAR動態(tài)邏輯實現(xiàn)技術(shù) 23
參考文獻(xiàn) 24
第3章 低功耗SAR A/D轉(zhuǎn)換器 26
3.1 一種10位1.0V 300kS/s SAR A/D轉(zhuǎn)換器 26
3.1.1 10位SAR A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu) 26
3.1.2 基于電容拆分技術(shù)的VCM-based電容開關(guān)時序 26
3.1.3 自舉開關(guān) 31
3.1.4 動態(tài)比較器 33
3.1.5 基于動態(tài)邏輯的SAR控制技術(shù) 37
3.1.6 版圖設(shè)計 39
3.1.7 SAR A/D轉(zhuǎn)換器測試 41
3.2 10位20kS/s 0.6V超低功耗SAR A/D轉(zhuǎn)換器 43
3.2.1 10位SAR ADC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 43
3.2.2 新型低功耗DAC電容開關(guān)時序 44
3.2.3 自舉開關(guān) 47
3.2.4 SAR動態(tài)邏輯 48
3.2.5 實驗結(jié)果 49
3.3 一種8位0.35V 10kS/s 低功耗SAR A/D轉(zhuǎn)換器 50
3.3.1 8位SAR A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu) 51
3.3.2 基于電容拆分技術(shù)的新型電容開關(guān)時序 51
3.3.3 低漏電、低失真自舉開關(guān) 57
3.3.4 襯底驅(qū)動全動態(tài)比較器 59
3.3.5 DAC陣列中的電容驅(qū)動開關(guān) 60
3.3.6 低漏電SAR控制邏輯 61
3.3.7 測試結(jié)果與討論 63
參考文獻(xiàn) 64
第4章 高精度SAR A/D轉(zhuǎn)換器 66
4.1 高精度SAR A/D轉(zhuǎn)換器的校準(zhǔn)技術(shù) 66
4.1.1 模擬自校準(zhǔn)技術(shù) 66
4.1.2 基于Split ADC的數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù) 68
4.2 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的電容失配和Split ADC LMS數(shù)字校準(zhǔn) 71
4.2.1 16位SAR A/D轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu) 71
4.2.2 寄生電容和電容失配 73
4.2.3 基于Split ADC的LMS數(shù)字校準(zhǔn)原理 75
4.2.4 基于Split ADC的LMS數(shù)字校準(zhǔn)高層次建模 77
4.3 基于Split ADC LMS數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)的16位SAR A/D轉(zhuǎn)換器 79
4.3.1 基本工作原理 80
4.3.2 關(guān)鍵模塊電路 84
4.3.3 仿真結(jié)果 88
4.4 基于Sub-radix-2的SAR A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字校準(zhǔn)算法 88
4.4.1 SAR A/D轉(zhuǎn)換器的廣義碼域線性均衡器 89
4.4.2 DAC失配誤差的數(shù)字可校準(zhǔn)性 90
4.4.3 基于Sub-radix-2的SAR A/D轉(zhuǎn)換器 92
4.5 基于擾動數(shù)字校準(zhǔn)的16位SAR A/D轉(zhuǎn)換器 94
4.5.1 基于擾動的數(shù)字校準(zhǔn)原理 94
4.5.2 16位1MS/s SAR A/D轉(zhuǎn)換器 97
參考文獻(xiàn) 102
第5章 高速SAR A/D轉(zhuǎn)換器 104
5.1 一種8位/10位可配置高速異步SAR A/D轉(zhuǎn)換器 104
5.1.1 可配置SAR A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu) 104
5.1.2 電容DAC 105
5.1.3 高速比較器 108
5.1.4 異步SAR控制技術(shù) 109
5.1.5 A/D轉(zhuǎn)換器仿真結(jié)果 110
5.2 一種8位208MS/s SAR A/D轉(zhuǎn)換器 113
5.2.1 高速采樣開關(guān) 113
5.2.2 高速可校準(zhǔn)比較器 115
5.2.3 終端電容復(fù)用 117
5.2.4 校準(zhǔn)位和邏輯控制 120
5.2.5 仿真結(jié)果 122
5.3 一種8位660MS/s異步SAR A/D轉(zhuǎn)換器 123
5.3.1 異步時鐘產(chǎn)生電路 124
5.3.2 預(yù)置位技術(shù) 125
5.3.3 整體電路工作過程和邏輯控制 127
5.3.4 仿真結(jié)果 128
5.4 8位2.0GS/s時域交織SAR A/D轉(zhuǎn)換器 129
5.4.1 時域交織A/D轉(zhuǎn)換器的誤差分析 129
5.4.2 基于模擬延遲鎖相環(huán)的時鐘產(chǎn)生器 131
5.4.3 子通道SAR A/D轉(zhuǎn)換器架構(gòu)與開關(guān)電容陣列 133
5.4.4 仿真結(jié)果 137
參考文獻(xiàn) 138
第6章 高速流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器 140
6.1 流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器基本原理 140
6.1.1 流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu) 140
6.1.2 SAR輔助型MDAC的工作原理 141
6.1.3 SAR輔助型MDAC設(shè)計考慮 143
6.2 一種12位50MS/s流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器 147
6.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 147
6.2.2 流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器的誤差分析 148
6.2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 155
6.2.4 SAR輔助型MDAC電路 159
6.2.5 增益自舉運算放大器 161
6.2.6 第二級SAR A/D轉(zhuǎn)換器 169
6.2.7 內(nèi)部時鐘產(chǎn)生電路 172
6.2.8 自舉開關(guān)電路 173
6.2.9 流片測試結(jié)果 174
6.3 一種基于過零檢測的10位50MS/s流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器 177
6.3.1 基于過零檢測器的開關(guān)電容電路 177
6.3.2 基于過零檢測器的流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器的非理想效應(yīng) 181
6.3.3 基于過零檢測器的流水線SAR A/D轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)計 182
6.3.4 關(guān)鍵模塊電路 188
6.3.5 仿真結(jié)果 193
參考文獻(xiàn) 194
第7章 可配置循環(huán)型CMOS A/D轉(zhuǎn)換器 197
7.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 197
7.1.1 循環(huán)型A/D轉(zhuǎn)換器基本原理 197
7.1.2 6～12位可配置低功耗循環(huán)型A/D轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 198
7.1.3 冗余數(shù)字校準(zhǔn) 199
7.1.4 多工作模式設(shè)計 200
7.2 關(guān)鍵模塊電路 201
7.2.1 采樣保持電路基本原理 201
7.2.2 余量增益電路 209
7.2.3 可配置CMOS運算放大器 217
7.2.4 動態(tài)比較器 219
7.2.5 非交疊時鐘產(chǎn)生模塊 220
7.3 整體性能仿真和版圖布局 221
7.3.1 動態(tài)性能仿真結(jié)果 221
7.3.2 功耗仿真 224
7.3.3 版圖布局 225
參考文獻(xiàn) 226
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