高速低功耗A-D轉(zhuǎn)換器及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、隨著CMOS制造工藝的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的信號(hào)處理功能在數(shù)字領(lǐng)域內(nèi)完成，以較低的成本實(shí)現(xiàn)高速、低功耗。而現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)大多是模擬的，需要模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。A/D轉(zhuǎn)換器的速度和功耗已經(jīng)成為評(píng)價(jià)其性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素，是衡量其是否可以在通訊網(wǎng)絡(luò)、便攜式視頻設(shè)備中應(yīng)用的重要指標(biāo)。
　　本文首先實(shí)現(xiàn)了一種高速、低功耗的流水插值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換器，分析了并指出了該A/D轉(zhuǎn)換器輸出特性受電源變化影響比較大的缺點(diǎn)。在

2、該流水插值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換器中引入了片上的LDO穩(wěn)壓器，以改善其電源抑制，并對(duì)應(yīng)用在該流水插值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換器中的帶隙基準(zhǔn)源和LDO穩(wěn)壓器等相關(guān)電路技術(shù)進(jìn)行了研究。本論文主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：
　　實(shí)現(xiàn)了一種流水插值的A/D轉(zhuǎn)換器。該A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用三級(jí)流水的斬波反相放大器、電容插值結(jié)構(gòu)和預(yù)平衡的比較器，以實(shí)現(xiàn)高速、低功耗。給出了時(shí)鐘產(chǎn)生電路和輸出編碼電路等數(shù)字電路結(jié)構(gòu)，對(duì)該流水插值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了投片測(cè)試。分析了電源噪聲對(duì)該A/D轉(zhuǎn)

3、換器性能的影響，給出了低電源電壓下該流水插值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換器的性能仿真結(jié)果。
　　研究了低壓曲率校正帶隙基準(zhǔn)源設(shè)計(jì)技術(shù)?；跍囟认嚓P(guān)電阻比技術(shù)，提出了分段非線性曲率校正電流產(chǎn)生電路。在低溫度段，該校正電流為零，中溫段與溫度成指數(shù)關(guān)系，高溫段與溫度的平方成正比。將該非線性曲率校正電流應(yīng)用在了一個(gè)低壓電流模式帶隙基準(zhǔn)源中，設(shè)計(jì)了一個(gè)1V電壓、低溫度系數(shù)曲率校正帶隙基準(zhǔn)源。將非線性曲率校正電流產(chǎn)生電路應(yīng)用在了一個(gè)電壓模式帶隙基準(zhǔn)源中，實(shí)現(xiàn)了

4、一個(gè)帶有負(fù)反饋的曲率校正帶隙基準(zhǔn)源。其主要特點(diǎn)是曲率校正電流產(chǎn)生電路在輸出回路上形成了一個(gè)負(fù)反饋，只用一個(gè)電路模塊實(shí)現(xiàn)了降低溫度系數(shù)、改善基準(zhǔn)源的電源抑制與線性調(diào)整率等功能。該負(fù)反饋電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，需要面積和功耗非常小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)思想的正確性。
　　研究了片上應(yīng)用的低噪聲LDO穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)技術(shù)。簡(jiǎn)單分析了應(yīng)用預(yù)穩(wěn)壓電路的LDO穩(wěn)壓器線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率與電路參數(shù)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了一種片上應(yīng)用的CMOS低噪聲、高電源抑制LDO穩(wěn)壓

5、器。提出了一種可以應(yīng)用于LDO穩(wěn)壓器和帶隙基準(zhǔn)源之間的共享預(yù)穩(wěn)壓電路，該共享預(yù)穩(wěn)壓電路基于電流負(fù)反饋原理設(shè)計(jì)，可以顯著降低其基準(zhǔn)源性能隨工藝閾值電壓變化的敏感度，提高參考源的電源抑制，降低LDO穩(wěn)壓器的輸出噪聲。該共享的預(yù)穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)已經(jīng)申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利。
　　設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用片上LDO穩(wěn)壓器的高速、低功耗A/D轉(zhuǎn)換器。該A/D轉(zhuǎn)換器包括參考電壓產(chǎn)生電路、低噪聲LDO穩(wěn)壓器和流水插值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換器三個(gè)模塊。應(yīng)用1V曲率校正帶隙基準(zhǔn)源產(chǎn)生基