【摘 要】
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现代电子系统对于模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）的功耗、精度以及速度要求越来越高,相比电压域ADC,相位量化ADC对相位进行量化,而不受电压摆幅的限制和影响,因而成为当前的研究热点。本文进行低功耗相位量化ADC的架构研究与设计。首先,研究分析了现有相位量化ADC架构的不足,分析发现现有低功耗架构中,比较电平由输入相位θin和参考相位θref关联比较得到,
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现代电子系统对于模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）的功耗、精度以及速度要求越来越高,相比电压域ADC,相位量化ADC对相位进行量化,而不受电压摆幅的限制和影响,因而成为当前的研究热点。本文进行低功耗相位量化ADC的架构研究与设计。首先,研究分析了现有相位量化ADC架构的不足,分析发现现有低功耗架构中,比较电平由输入相位θin和参考相位θref关联比较得到,不管是利用tan函数还是cos函数,都具有参考电平线性度差导致转换精度低的问题。因此本文提出了利用建立相位映射关系和采用线性回归曲线技术来提升比较电平的线性,设计实现高精度相位量化ADC。然后,本文设计实现了一种6位10MS/s电荷重分配的高线性相位量化ADC。在电路设计之前,先进行该相位量化ADC架构的系统级建模,验证方案的可行性;接着,进一步进行关键电路设计,主要创新表现为:（1）在建立的线性回归方程上再进行传统二分法取值实现电荷重分配,带来的优势有:第一,参考电平的取值为线性取值,大大降低了电路设计的复杂度;第二,比较电平的数量相对于以往减少了一半,使得参考电平生成模块中的电路总量可以减少一半,大大降低了功耗;（2）在电荷重分配的DAC结构中引入Monotonic开关切换方式和共模电压稳定电路的组合,将被加权的基准电压提升至电源电压,避免了额外的基准电压产生电路,降低了电路的面积与功耗。最后,基于55 nm CMOS工艺进行全芯片仿真,结果表明,在全工艺角条件下,有效位数达5.6位以上,FOM值达24.38 f J/c-s,满足设计要求。
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