【硕士论文】多通道时间交叉ADC校准技术研究及实现.pdf

《【硕士论文】多通道时间交叉ADC校准技术研究及实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、东南大学博士学位论文多通道时间交叉ADC校准技术研究及实现姓名：吴光林申请学位级别：博士专业：微电子学与固体电子学指导教师：时龙兴;吴建辉20060924摘要随着CMOS集成电路工艺的发展，MOS管工艺特征尺寸减小，ADC速度得到不断提高，但其电源电压降低，使得信号输入范围减小，为了保持相同的信噪比，必须降低电路的热噪声(KIyc)，增加电容C，这反过来也降低ADC的速度。为了突破工艺限制，提高ADC采样速率直接有效的方式是多个ADC并行工作，每个ADC在不同的相位采样输入信号，并在数字域重构ADC输出，即多通道时间交

2、叉ADC(M'rIADC)技术。如果每个通道ADC保持相同的参数特征(如失调、增益、采样时间、非线性等)，多通道时间交叉ADC提高采样率的同时保持单个ADC相同精度。但是，由于集成电路在制造过程中不可避免的产生元件不匹配使得ADC输出频谱出现镜像杂散信号和失调杂散信号，降低整个ADC的动态性能，如信噪比(SNR)，无杂散动态范围(SFDR)等。增益失配和时钟失配使得ADC输出频谱出现镜像的杂散谱线，失调失配在ADC输出频谱产生失调杂散谱线。论文首先对多通道时间交叉ADC建立线性和非线性失配模型，从理论上分析了多通道时间

3、交叉ADC的失调失配、增益失配、时钟失配和非线性失配对ADC性能的影响，在此基础上研究多通道时间交叉ADC各种失配校准算法和校准方案，提出改进的全局采样时钟降低通道间时钟失配，采用最小平方算法(LMS)用于降低通道间失调失配、增益失配和非线性失配，并设计了相应的校准方案和校准电路。为了验证上述校准算法和校准方案，采用中芯国际0．181tm1P6M混合信号CMOS工艺完成了lO位四通道720MHz采样率时间交叉ADC设计，每通道ADC为10位180MHz采样率流水线(pipelined)ADC。详细研究了单通道10位18

4、0MHz采样率ADC结构优化，以及高速高精度ADC中时钟电路、采样保持器、数模增益单元(MDAC)、运放放大器、比较器、基准电压及其输出驱动、高速I／O电路设计。最后对单通道10位180MHz采样率ADC和10位四通道720MHz采样率时间交叉ADC进行了流片验证，并给出了测试方案和测量结果。关键词：时间交叉，最小平方算法，模数转换器，失配，校准，流水线ABSTRACTWiththedevelopmentofintegratedcircuitprocess，thespeedofanalog-to-digitalCOnv

5、ertorWasimprovedcontinuously．However,s1)codimprovementfromreducedfeaturesizerequiresreducedsupplyvoltagewinch,duetoKT／Cnoise，requireslargercapacitorsandthuslowerspecd．Inordertoincreasethesamplingrateofananalog-to-digitalconverterbcyondacertainprocesstechnologyli

6、mit,theeffectivewayistolIseaparallelstructurewheremultipleADCscanbeplacedinanarrayinwhicheachADCsamplestheinputduringadifferentphaseandthedigitaloutputtakenfromeachADCarereconstructedindigitalform,thatis,multi-channeltime-intedenvedADC(MTIADC)technology．AMTIADCp

7、erformshigh-thronghputADCwithnodegradationinSpectralpurityifallADCshaveidenticalelectricalcharacteristics(c⋯ggain,sam#ngtime,dco凰ct，nonlinearity,ctc．)．Inpractice，however,variouselectricalmismatchesafeinevitable．whichresultindynamicrangedegradationsuchassignal-to

8、-noiseratin(sHrR),spurious-freedynamicrangeCSFDg)，ctc．，that-inanFFrplot-showupasspuriousfrequencycomponentscatledimage椰andoffsetspurs．TheimagespursassociatedwithMTIAD