高性能及新颖性A/D转换器技术综述

集成模数转换技术是模拟集成电路中一个重要的分支。随着近几十年集成电路制造技术的飞速发展,集成A/D转换器的性能也在不断地提升。文章在总结归纳近期技术文献的基础上,概述了A/D转换器在高精度和高速度两个主要发展方向上的关键技术;介绍了采用新颖结构形式的A/D转换器,以及与先进设计工具及设计流程相关的技术。文章旨在给从事高性能A/D转换器设计的工程技术人员提供一个实用的技术参考点。

Σ-Δ型A/D转换器基本原理解析

Σ-Δ型A/D转换器以其独特的优势,广泛应用于转换速率在每秒百千次以下的场景中。其核心Σ-Δ调制器虽然结构简单,但工作原理却不易理解,我们独辟蹊径,从初学者易于理解的角度切入,进行原理阐述,然后回归到实际的结构图,最后给出了Σ-Δ调制器的PSpice仿真验证,解决了初学者理解Σ-Δ型A/D转换器工作原理的难题。

高速A/D转换器的研究进展及发展趋势

介绍了高速高精度A/D转换器技术的发展情况、A/D转换器的关键指标和关键技术考虑;阐述了高速高精度A/D转换器的结构和工艺特点;讨论了高速高精度A/D转换器的发展趋势。

一种应用于SOC的4位超高速CMOS Flash A／D转换器

介绍了一种应用于片上系统超高速4位快闪式A/D转换器的设计。该转换器采用0.18μm CMOS工艺。其特点是采用一种基于反相器的阈值电压比较器(TIQ)阵列替代传统Flash结构中的模拟电路部分。仿真结果显示,该4位A/D转换器在2 GSPS的速度和1.8 V的工作电压下,功耗仅为9.80 mW。

24位A/D转换器ADS1255及其应用

ADS1255是TI公司推出的微功耗、高精度、24位Δ-∑型模数转换器,其内部集成了输入模拟多路开关、输入缓冲器、可编程增益放大器、可编程数字滤波器.文中介绍了ADS1255的主要特点、工作原理、典型应用实例及应用程序,最后给出了ADS1255的一些使用要点及设计经验.

16位A/D转换器——AD976A及应用

介绍了 16位逐次逼近式 ADC—— AD976 A的功能概述和芯片各引脚的功能 ,讨论了包括模拟输入、失调和增益调整、与微机的接口、控制软件等与芯片应用相关的各个方面 ,给出了 AD976

逐次逼近A/D转换器综述

从逐次逼近A/D转换器(SA-A/D)的工作原理出发,分别对其核心模块D/A转换器和比较器进行了讨论。SA-A/D转换器中的D/A转换器可分为电压定标、电流定标和电荷定标三种,重点分析了三种目前应用较多的并行电容、分段电容和RC混合结构。SA-A/D转换器中的比较器可分为运放结构比较器和锁存(latch)比较器,实际常常使用这两种结构级联的高速高精度比较器,并配合失调校准技术,达到较高精度。最后,简要总结了SA-A/D转换器的研究现状,阐述了其在精度、速度和功耗三个方面的发展状况。

12位A/D转换器总剂量辐射效应的测试技术

介绍了一种在重离子和γ射线环境下，基于计算机控制的Ａ／Ｄ转换器特性动态测试技 术，并给出了高精度Ａ／Ｄ转换器ＡＤ５７４Ａ的总剂量辐射测试数据。结果表明，对主要转换码值 直流参数与线性度的测试完全适合于Ａ／Ｄ加固设计的评估；其性能价格比优于全速动态测试 技术．

一种R-C-R组合式12位逐次逼近A/D转换器

采用一种R-C-R组合式逐次逼近A/D转换方法,基于UMC 90 nm CMOS工艺设计了一种12位1兆赫兹采样频率的逐次逼近型A/D转换器.在电路设计上,通过复用两段式电阻梯结构,有效地降低了系统对电容阵列的匹配性要求.在版图设计方面,采用了特殊的电阻梯版图设计方法来减小连接电阻的失配影响,并采用金属叉指电容来提高工艺兼容性以减小工艺成本.在3.3 V模拟电源电压和1.0 V数字电源电压下,测得微分非线性为0.78最低有效位.当采样速率为1兆采样点每秒,输入信号频率为10 kHz时,测得的有效位数为10.3,包括输出驱动在内,功耗不足10 mW.整个转换器的有源面积小于0.31 mm2,符合嵌入式片上系统的应用要求.

一种用于10位100 MSPS流水线A/D转换器的CMOS线性采样开关

分析了影响CMOS模拟开关性能的主要因素,针对10位100MHz采样频率A/D转换器对输入信号动态特性的要求,设计了一种适合在3.3V电源电压下工作的CMOS全差分自举开关采样电路。基于0.35μm标准CMOS数模混合工艺,在Cadence环境下采用Hspice对电路进行了模拟。模拟结果显示,其无杂散动态范围达到95dB,满足了A/D转换器采样保持电路对输入信号高动态范围的要求,也保证了电路的可靠性。

基于贝努力映射和CPLD的混沌A／D转换器

本文分析了基于贝努力映射的混沌A／D转换器的工作原理。给出了初值计算方法。设计了仿真电路,分析了理想参数情况下,该混沌A/D转换器的误差。采用CPLD设计了实验电路,分析了实验电路的转换误差,指明了改进混沌A／D转换器性能的方向。为混沌A／D转换器的理论研究和实用化进行了有益探索。

一种高性能的Σ-ΔA/D转换器的设计

提出了一种高速高分辨率的过采样率可配置的四阶基于2-1-1级联拓扑结构的SigmaDeltaA/D转换器的设计方法。设计采用的是0.18μmCMOS混合工艺,模拟电路和数字电路的供电电压分别为3.3V和1.8V。该转换器的采样时钟速率最高可以达到64MHz,过采样率可以配置为32、16两种方式,当过采样率为32时,可达到115dB的无杂散动态范围和95dB的信噪比,总功耗约为200mW。

用于过采样Σ-ΔA/D转换器的Σ-Δ调制器

分析并讨论了过采样 Σ- Δ A/D转换器中一阶、二阶及高阶级联结构的 Σ- Δ调制器的性能特点 ,并编写 C语言程序进行行为级仿真 ,用 PSpice进行电路级仿真 ,利用 MATLAB工具对其结果进行分析。结果表明 ,Σ-Δ调制器具有噪声整形特性 ,可以提高基带内的信噪比 ,且三阶级联结构中 1 - 1 - 1结构性能最优。Σ- Δ调制器与过采样技术相结合可构成高精度、低成本的 A/D转换器。

A/D转换器参考电压的软件校正

为了消除参考电压波动对A/D转换结果的影响,研究了参考电压波动和温度效应对A/D转换器转换精度的影响机理及其校正方法。利用实验数据得到了参考电压变化和温度效应与转换精度的关系,结合误差理论,分析得出了基于复合校正系数的软件校正算法。实践证明:该算法补偿效果良好,可保证A/D转换的精度。

高分辨率流水线A/D转换器采样电容优化研究

讨论了流水线A/D转换器的工作原理,定量分析了开关电容增益块中最重要的两个热噪声源:采样开关和放大器的热噪声。以此为基础,提出了使功耗最小化的采样电容选择方法,以及在简单模型下的取值。在对A/D转换器进行功耗优化时,分析结果对选择采样电容和每级分辨率具有指导意义。

12位100MS/s流水线A/D转换器的参考电压缓冲器

分析了参考电压精度对流水线A/D转换器性能的影响,并通过Matlab建模仿真,得到了12位流水线A/D转换器对参考电压精度的要求,即参考电压精度要达到10位以上。提出了一种新型的参考电压缓冲器结构,通过增加两个静态比较器,有效地提高了缓冲器的精度。采用SMIC 0.35μm 3.3 V CMOS工艺,为一个12位100 MHz采样频率的流水线A/D转换器设计了电压值为1.65 V±0.5 V的参考电压输出缓冲器。Hspice后仿真结果显示,各个工艺角下,缓冲器可将干扰对1 V的差分输出的影响控制在0.35 mV以内。该缓冲器可以达到10位以上精度,能够满足12位100 MS/s流水线A/D转换器的设计要求。

过采样Σ-ΔA/D转换器

对过采样Σ－ΔＡ／Ｄ转换器作了全面的描述。介绍了Σ－ΔＡ／Ｄ转换器的工作原理，着重推导了转换器中调制器阶数、过采样比和精度的关系，指出了调制器稳定工作的条件。最后，以１８位Σ－ΔＡ／Ｄ转换器的调制器设计为例，详细阐述了Σ－Δ转换器的设计过程，并给出了实验结果。

高速A/D转换器测试采样技术研究

高速A/D转换器是电子器件中比较特殊而又关键的器件。关于高速A/D转换器的动态参数测试方法比较多,文章主要讨论相干采样与加窗采样在高速A/D转换器参数测试中的应用,两种方法各自的优缺点,以及应用中应该注意的问题。

10位逐次逼近型A/D转换器的芯片设计

介绍了一种10位、3M sample /s逐次逼近型A/D转换器的设计,描述了具有可变时钟电路结构的有效工作方式。该模数转换器在0.6μm 双多晶硅、双金属层CMOS工艺上实现,芯片总面积为3.2mm2。转换器采用单5V电源供电,功耗仅为35mW。

基于多路Σ-ΔA/D转换器的同步数据采集系统

介绍一种结构简单、精度高、成本低的数据采集装置。它使用简单可靠的硬件高速锁相环电路,控制6通道Σ-ΔA/D转换器,以实现同步整周期采样和跟踪滤波,实现对相互关联的6路信号进行同步数据采集和数据分析。