【摘 要】
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模数转换器（analog to digital converter）即ADC,是将连续的模拟信号转换成离散的数字量,随着数字信号处理技术的发展,愈发凸显出ADC的重要性。在众多ADC结构中,逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）具有结构简单、低功耗、高精度、小面积等特点,在智能配电、工业控制、便携式电子产品等方面具有重要的研究意义,因此成为学术界研究的重点。本文根据智能配电中的电源监测应用领域,基
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模数转换器（analog to digital converter）即ADC,是将连续的模拟信号转换成离散的数字量,随着数字信号处理技术的发展,愈发凸显出ADC的重要性。在众多ADC结构中,逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）具有结构简单、低功耗、高精度、小面积等特点,在智能配电、工业控制、便携式电子产品等方面具有重要的研究意义,因此成为学术界研究的重点。本文根据智能配电中的电源监测应用领域,基于标准180nm CMOS工艺设计了一款12位采样率为200k S/s的高精度、低功耗SAR ADC,详细分析了SAR ADC中的关键模块,根据各部分的非理想因素,提出了改进方式。为实现SAR ADC精度、功耗、面积三个维度的最优化设计,本设计创新性地提出了改进型的分段式-高位分裂、低位重组电容阵列和匹配该电容阵列的冗余纠错算法,在不增加冗余电容的情况下实现了冗余纠错的功能,降低了面积和成本,且使用该种方法能达到满摆幅的输入电压。本论文完成了SAR ADC整体电路的设计、电路前仿真以及版图的设计、后仿真。后仿真结果表明,在ss工艺角,温度为125℃的情况下,SAR ADC的有效位数达10.97bit,SFDR为80.53d B最大整体功耗为0.351m W。结果表明本文所设计模数转换器在精度、功耗等指标方面达到了先进水平,可满足工业测量、智能配电监控等领域对低功耗、高精度要求。
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