基于积分结构SAR ADC滤波特性的分析

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nfast
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
数字信号具有再生性强、有效性高、抗干扰能力强和便于加密等优点,所以在信息处理过程中,往往将所测的模拟信号映射到数字领域进行处理。模数转换器(ADC)作为混合信号处理过程中实现模数转换的必备器件,是现代电子系统的核心电路之一。随着集成电路技术的发展,数字领域的革新速度迅猛,ADC作为模拟系统和数字系统的接口,需要不断提高其功能和性能。在众多ADC架构中,逐次逼近型(SAR)ADC拥有高速高精度低功耗等优异的综合性能,且内部结构中数字模块占比较大,所以逐渐成为近些年的研究热点,但其精度相比于积分型ADC略低,故仍存在可提高之处。本文以SAR ADC构架为应用基础,吸取积分型ADC高精度的优点,设计一款可应用于SAR ADC的积分链路滤波模块,由于时钟上的匹配性,两者结合之后,能在保持原本SAR ADC高速的同时能进一步提高其精度,但其功耗会有小幅度的增大。本文的积分链路滤波模块与以往的滤波模块不同,是从时域的角度对信号和噪声特性进行分析,主要结构由积分运算电路、采样保持电路和开关电容运算电路组成,利用高速积分运算电路对信号进行预处理,实现噪声的平衡抵消过程;利用开关电容运算电路对信号进行后处理,实现有用信号的还原过程。最终将含有噪声的信号经过此积分模块之后,其信噪比提高了大约10 d B。其次,本文采用SMIC180 nm工艺,对所提出的基于积分结构的SAR ADC进行模块电路设计仿真,主要包含积分链路模块、采样保持器、动态比较器、电容阵列DAC、SAR逻辑电路和时序发生电路。在子模块电路设计中,为了实现高速积分过程,积分电路中的运放模块采用五级结构实现高带宽、高压摆率和高增益;为了最大程度的改善采样保持中的非线性误差,采用改进型自举栅压采样保持电路;为了实现高速、高增益、低失调、低回踢噪声等性能,比较器采用四级预放大器加一级锁存器和一级RS寄存器的组合结构。最终实现了一款12位,速度为12.5 MS/s的基于积分结构的SAR ADC,当输入频率为0.3 MHz的正弦信号时,其微分非线性(DNL)为-0.27/+0.24 LSB,积分非线性(INL)为-0.55/+0.4 LSB,有效位数(ENOB)为11.25位,信噪失真比(SNDR)为69.4 d B,无杂散动态范围(SFDR)为55.2 d B,总谐波失真(THD)为-85.9 d B。最后,对积分链路模块的滤波特性进行仿真验证,以一阶有源滤波器和二阶多重反馈滤波器为参考对比,分别输入10~8 Hz随机噪声和10~9 Hz对称噪声进行仿真,时域仿真结果清晰显示,本论文的积分链路模块呈现较好的滤波特性,故功耗量级相当的情况下,积分链路模块在SAR ADC电路中有着更好的滤波性能。
其他文献
附子为回阳救逆的第一要药,是临床常用的有毒中药。2015年版《中华人民共和国药典》附子项下收载了黑顺片、白附片、淡附片、炮附片4种附子饮片规格,其中,以黑顺片、白附片应用最多,其质量优劣直接影响到临床用药的安全与有效。目前中药标准物质主要包括中药化学对照品、对照药材与对照提取物,其在中药饮片的质量控制中发挥了良好的作用。然而,饮片来源于药材而异于药材,经炮制后其外观性状和内在质量均发生一定改变,从
学位
传统的图像传感器以固定帧率输出图像的绝对光强信息,分辨率高、填充率高,具备可以重构图像的细节纹理信息,但数据量大、功耗大,在极端的光照条件下不能获取足够的图像信息。动态视觉传感器(Dynamic Vision Sensor,DVS)模拟生物视网膜处理信息的机制,在外部光照条件发生变化时,像素电路异步地产生脉冲事件。当光强信息不变化时,DVS没有输出,所以DVS具有数据量小、低功耗、快速响应的特点。
学位
常言道,一图胜千言,很多时候一张图片带来的信息胜过千言万语。随着互联网的迅速发展,人们越来越热衷于分享图片来替代文字表达自己的情感。心理学家研究发现,人类会对所看到的图像产生不同的情感响应,因此可以借助图像情感分析对社交网络上获取的数据进行研究,提升互联网数据分析的准确性,该方向有着广泛的应用前景,如态度挖掘,政选预测,抑郁检测等。图像情感分类任务旨在利用机器学习算法对图像中的情感信息进行挖掘,并
学位
Petri网是离散事件系统建模和分析的重要工具。它能够方便地描述系统中部件的顺序、并发、冲突以及同步等关系。由于其良好的属性,Petri网已广泛应用于柔性制造系统建模和控制。对于柔性制造系统中的事件冲突和特定控制需求,优先约束有重要的意义。为了解决柔性制造系统中的这些问题并高效利用系统资源,本文研究了有界Petri网中优先约束的最大许可监督控制并取得以下成果。1.提出了优先约束的数学描述以及优先约
学位
工业互联网作为国家十四五规划中现代化基础设施体系的重要新型设施,是工业领域和信息技术结合的新型应用模式。轴承是工业互联网中现代机械设备系统的重要组成部分,为了提高系统可靠性,需要部署于边缘设备的故障诊断模型实时检测轴承信号状态。使用轴承振动信号进行故障诊断面临噪声干扰、诊断数据短缺以及诊断计算开销大的挑战,亟需提出故障诊断的方法以实现轻量化精确诊断工业设备数据。现有以循环神经网络为代表的轴承故障诊
学位
单细胞转录组测序技术(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)是当前从单个细胞水平上研究其转录状况、分析差异基因和识别细胞类型的有力工具。由于生物方面和技术层次的原因,scRNA-seq数据具有样本量大,高维稀疏的缺陷,给其聚类分析带来了巨大挑战,且当前大多数细胞聚类算法仅利用scRNA-seq数据分析细胞的异质性,导致细胞聚类准确性低。非负矩阵分解(Non-ne
学位
在当前追求可视化和信息化的时代,图像传感器作为采集图像信息的工具,已经被广泛应用于手机、汽车、医疗、探测、安防等领域。随着CMOS工艺技术的进步,CMOS图像传感器的性能逐渐赶超CCD图像传感器,并因其易集成、低成本、低功耗的特点,逐渐占据了主流市场。而随着科技的发展,人们对图像传感器的性能要求也在提高,传统CMOS图像传感器的动态范围已经无法满足许多领域的需求。对数结构的CMOS图像传感器在动态
学位
近年来,集成电路技术产业迎来新的发展契机,广泛应用于消费类电子产品的电源管理芯片领域获得良助,开关电源作为核心成员,因其高功率密度、宽应用范围、多功能特性等优势,备受当前市场垂青。本文结合传统降压型DC-DC输出电压范围窄、因工作频率单一而无法应对噪声敏感型应用的不足,设计了一款恒频可调、宽压高效的降压型DC-DC转换器XD2112。本文植根于降压型DC-DC的理论研究,选用脉冲宽度调制和双环控制
学位
随着科学技术的飞速发展,数据的获取方式和内容形式获得了极大的提升,如何从复杂的数据中挖掘出最有效的信息成为制约模式分类算法性能的关键问题。本文立足于表示学习框架,并借鉴深度学习理论,对表示学习的三个主要分支即协作表示、子空间表示,字典表示分别展开研究,提出了隐子空间协作表示、深度字典对表示等系列算法,以提取数据中的有效表示特征进行分类,所取得的研究成果如下:针对由于原始数据中存在噪声和冗余特征以及
学位
遥感影像技术是上世纪60年代兴起的一门对地观测技术,它是依据电磁波理论运用多种传感器对远距离地面目标的电磁反射信息进行收集、处理并最后成像,从而对地物目标进行探测与识别的一种综合性技术。遥感影像技术在海洋资源监测,农作物产量估计以及灾害监测领域有着非常重要的实用价值,因而一直以来都是热门的研究方向。近年来随着高性能传感器的推陈出新以及遥感卫星从军用化迈入商业化的快速发展,大量高光谱、高分辨率、多时
学位