一种11bit流水线高速模数转换器

为解决流水线模数转换器(ADC)在连续工作时功耗高、电容器匹配度有限以及运算放大器大摆幅输出信号下线性度下降的问题,基于0.5μm BCD工艺,设计了一款11 bit流水线高速ADC。提出了无采样保持放大器、幅度减半和多位量化相结合的设计方法,使ADC在大摆幅信号下有足够的线性度来处理信号,同时使电容数模转换器(DAC)的匹配精度满足ADC分辨率的要求,极大地降低了对电容阵列几何参数的匹配精度要求,具有较低的功耗。采用Cadence Virtuoso设计版图,测试结果表明,芯片的微分非线性(DNL)在-0.5~+0.5 LSB范围内,有效位数(ENOB)为10.61 bit,功耗为97 mW,获得了较好的性能。

一种具有纹波消除技术的10 bit SAR ADC

逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)在逐次逼近的过程中,电容的切换会使参考电压上出现参考纹波噪声,该噪声会影响比较器的判定,进而输出错误的比较结果。针对该问题,基于CMOS 0.5μm工艺,设计了一种具有纹波消除技术的10 bit SAR ADC。通过增加纹波至比较器输入端的额外路径,将参考纹波满摆幅输入至比较器中;同时设计了消除数模转换器(DAC)模块,对参考纹波进行采样和输入,通过反转纹波噪声的极性,消除参考纹波对ADC输出的影响。该设计将信噪比(SNR)提高到56.75 dB,将有效位数(ENOB)提升到9.14 bit,将积分非线性(INL)从-1~5 LSB降低到-0.2~0.3 LSB,将微分非线性(DNL)从-3~4 LSB降低到-0.5~0.5 LSB。

ADC-ADS1255实现23 Bits有效位的应用

文中介绍了24 BitsΣ-△型模数转换器ADS1255主要特性。利用ADS1255典型单极性输入电路和AD8138单极-差分变换器构成的差分输入电路,采用AD580M高性能芯片的参考电压电路、优化了供电电源纹波处理方法、注意了印刷电路板的设计,最后在恒温下对ADS1255采集板进行有效位数测试。结果表明,单极性输入采样率为2.5SPS时,有效位数(ENOB)达到22.6Bits。

400MHz 12bit TIADC电路设计与误差校正

时域交错模数转换(TIADC)是目前高速高分辨率 ADC 设计的一种有效方案。通过一个400MHz 12bit ADC 的 PCB 设计,阐述了 TIADC 设计中的一些普遍问题,在误差分析的基础上给出一种硬软件综合校正方法。实测结果表明了设计的有效性。

高精度SAR ADC电容阵列设计及校准算法

在高精度逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)中,电容阵列是SAR ADC的核心之一。电容阵列中的电容失配问题是导致转换精度降低的一个重要原因。为了尽可能改善这一问题,设计了一种6+6+6分段电容阵列,并且基于这种阵列设计了权重迭代算法的前台数字校准。该方法不需要额外的电容阵列,利用自身的电容阵列与比较器量化出电容失配,计算出每一位输出码的权重校准系数,用来对正常量化出的输出码进行编码,实现校准功能。仿真结果表明,引入电容失配的18 bit SAR ADC经过该算法校准后,信噪比(SNR)从77.6 dB提升到107.6 dB,无杂散动态范围(SFDR)从89.8 dB提升到125.6 dB,有效位数(ENOB)从12.54 bit提升到17.54 bit。在SMIC 0.18μm工艺下,该校准算法对高精度SAR ADC的动态性能具有较大提升。

一种新的高分辨率ADC有效位数测试方法

谱分析法和正弦拟合法是ADC动态特性测试的两种常用方法。但在测试信号源信噪比较低的情况下,两种方法的测试结果都存在较大的偏差。提出了一种新的ADC动态性能测试方法,该方法能较好消除信号源对测量结果的影响,使得在普通信号源下可以测试高分辨率的ADC。仿真分析证明了这一测试方法的正确性。最后给出了采用该方法对一ADC系统的实测结果。

测试高分辨率ADC有效位数的HHT方法

提出一种新颖的正弦拟合法,它基于希尔伯特-黄变换(HHT)以及遍历法,从A/D转换器(ADC)输出数据中求出拟合正弦曲线的各个波形参数.和传统3参数和4参数正弦拟合法不同,它省去了严格选取参数初值的步骤,避免了求解非线性方程组.利用该方法,在信号源分辨率仅有7位以及含有谐波失真和噪声失真的情况下,实现了对14位ADC有效位数(ENOBs)的精确评价.

基于过采样的通用生物电检测系统的实现

生物电信号的检测要求系统具有极高的分辨率、宽动态范围以及强噪声抑制能力.为此,以18位800 kSPS的SAR ADC AD7674为核心,结合过采样技术构造生物电检测系统.过采样的抽取分两步进行:第一级抽取,通过设置不同的过采样率使系统的分辨率达到与Σ?ADC相当的水平;第二级抽取,则利用过采样的低通效应,使主频接近的生理信号得以分离.过采样技术的引用使系统电路极大简化,并且系统的性能参数软件可调,具有更高的灵活性.将该系统应用于幅值相差悬殊的心电和胃电的同步检测,取得了良好的效果,说明系统具有较好的通用性,足以满足多种生物电信号检测的需要.

超低功耗逐次逼近寄存器型模数转换器的设计

采用逐次逼近方式设计了一个12 bit的超低功耗模数转换器(ADC)。为减小整个ADC的芯片面积、功耗和误差,提高有效位数(ENOB),在整个ADC的设计过程中采用了一种改进的分段电容数模转换器(DAC)阵列结构。重点考虑了同步时序产生电路结构,对以上两个模块的版图设计进行了精细的布局。采用0.18μm CMOS工艺,该ADC的信噪比(SNR)为72 d B,有效位数(ENOB)为11.7 bit,该ADC的芯片面积只有0.36 mm2,典型的功耗仅为40μW,微分非线性误差小到0.6 LSB、积分非线性误差只有0.63 LSB。整个ADC性能达到设计要求。

一种测试高分辨率ADC有效位数的新方法

提出一种测试高分辨率A/D转换器（ADC）有效位数（ENOBs）的正弦拟合法,和传统的正弦拟合法不同,省去了严格选取参数初值的步骤,避免了求解非线性方程组。该方法利用希尔伯特-黄变换（HHT）,从ADC输出数据中逐次拟合出基波曲线和谐波曲线的波形参数,进而求得ENOBs。仿真结果表明,在信号源频率高达1MHz、分辨率分别取7-12位、所含二、三次谐波失真分别为-72dB和-84dB的情况下,运用所述方法实现了对14位ADC的ENOBs的精确评价。

一种ENOB达23位的ADC应用研究

通过对美国TI公司推出的24位高精度A/D转换器ADS1255的实验研究,给出了ADS1255实现23位ENOB的硬件测量电路、软件设计,并利用电路内部噪声的测试方法对ADS1255进行测试,结果表明ADS1255在单端、差分输入时的有效精度分别达到了22.87、22.85位。文末给出了提高ADS1255精度的一些设计要点。

高速光模-数转换关键技术

采用光子学技术实现模-数(A/D)转换,可克服电子瓶颈的限制,大幅度提高采样率,满足宇宙探测、超宽带雷达等应用需求。研究了基于光纤的高速光A/D转换系统,针对被动锁模光纤激光器重复频率低的不足,提出了采用波分复用(WDM)和光时分复用(OTDM)相结合来提高采样脉冲频率的方法,阐述了其中的关键技术,实现了83.97Gs/s高速时间-波长交织光采样脉冲;分析了光纤色散对时钟抖动、进而对系统有效比特数的影响,给出了模拟计算结果;提出了减少色散影响的方法,通过自行研制的高精度机械式微拉伸器进行了色散补偿。实验结果验证了其有效性。

一种双采样保持器6位20 MSPSA／D转换器

提出了一种双采样保持器的6位20 MSPS A/D转换器。电路采用两个彼此串联的采样保持器和一个3位并行式A/D转换器。伴随着20MHz双相差分时钟,3位并行式A/D转换器在时钟前半周期转换出高3位数字,并产生3阶模拟余量;在时钟后半周期,再利用该余量转换出低3位数字。既充分利用时钟时间,又充分提高了器件的利用率,大大降低了器件成本。通过实验仿真,进行了相关测试分析,给出了动态测试结果。

8位10MSPS流水折叠式ADC的性能测试和分析

利用信号完整性分析方法,研究探讨了高速ADC的性能指标测试问题。通过实验仿真,对一个自主设计的分辨率为8位、采样速率最高达10 MSPS的高速流水折叠式ADC进行了相关测试分析;分别给出了静态和动态测试结果。结果表明,信号完整性分析方法可以有效地用于高速中分辨率ADC的动态和静态测试。

基于嵌入式架构的井下高精度模数转换器高温测试系统设计

采用主从式结构,设计一种井下模数转换器(ADC)高温测试系统。系统主机通过以太网与嵌入式前端机互联。基于ARM7-uC linux架构的前端机主要完成温度控制、供电控制及ADC测试控制等,而后续的数据处理、显示及存储等任务由高性能上位机完成。数字相敏检波算法被成功应用于ADC有效位数的快速实时计算。结果表明,测试系统可以完成高温下(175℃)ADC垂直精度、功耗的定量连续测试及失码、波形畸变等工作不稳定状态的识别,为测井仪器数据采集电路的设计、调试和性能检测提供重要的依据。

探讨大学物理实验教学中物理常量的使用和测量结果的表示

指出并探讨当前大学物理实验教学尚存部分内容陈旧落后、与科学技术发展脱节以及是否采用国际、国家通用标准等问题.通过介绍基本物理常量的研究进展,建议在教学中采用国际科学技术数据委员会2006年推荐的基本物理常量;根据国内外学术惯例及国家标准,提出测量结果不确定度的表示方法;为避免有效数字缺乏统一的定义或引起误解,建议在实验教学中用修约间隔规定后的修约值来代替有效位数的概念,同时要引入修约间隔的概念;最后,给出了微小标准差的可忽略准则.

一种高精度通用的数据采集系统的设计与实现

为了保证激光干涉仪内部的压电陶瓷驱动器(PZT)能够精准地工作,PZT的驱动电路系统的有效位数必须达到12位。文中介绍了一种基于ADS1255的高精度通用的数据采集系统。如何使用高精度的ADS1255模数转换芯片,文中给出了硬件和软件设计方法并作了详细的说明。该设计以TI公司的24位∑-Δ型模数转换芯片ADS1255和16位数模转换芯片AD5062为核心,以STC公司的STC89C58RD+为控制器,采用串口通信的方式将ADS1255采集到的数据进行输出并保存。最后再通过MATLAB编程对得到的数据进行分析处理,由数据结果可得到电路系统的有效位数为13位并同时验证了数据采集系统的准确性[1-2]。

12位20MS/s流水线ADC的研制

流水线结构是高速高精度ADC的首选。通过对流水线ADC的结构、MDAC电路进行了研究;提出新型采样保持开关;设计了12位20 MS/s采样率流水线ADC,并基于SMIC0.35μm混合CMOS工艺进行流片实现,测试结果表明,在测试仪器只有10位精度的情况下SFDR=65 dB,SNDR=56 dB,SNR=56.9 dB,ENOB=9.1 bit,最后对测试结果进行分析。

超宽带信号监测处理中关键技术研究

以瞬时带宽超过1 GHz的超宽带信号监测处理为应用背景,利用高性能FPGA和超高速ADC实现了超高速数据采集、海量数字存储的技术方案。基于此方案的终端处理系统采用软件无线电技术架构,对1 GHz超宽带信号具有实时监测处理功能、实时引导干扰能力;实验测得系统采样速率600 Msps时系统信纳比达到44 dB,有效位数为7.1b,达到了较好的实验效果。

光子模数转换关键技术及其应用

采用新型可饱和吸收体和锁模机制,研制了低抖动高重频宽光谱飞秒光纤激光器,并实现了高性能光采样脉冲的产生.给出了时间-波长交织和时间拉伸光模数转换系统架构;阐明了通道失配产生的原因及其校正方法;研究了光模数转换在雷达和示波器等系统中应用的关键技术.实验结果表明,利用光子学高速宽带特点实现的光子模数转换器,可有效克服电子瓶颈,实现高速宽带信号的采样.