一种流水线adc数字校准算法的实现与研究

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1、学校代码10530学号201330101249分类号TN713密级公开硕士学位论文一种流水线ADC数字校准算法的实现与研究学位申请人张文杰指导教师谢亮副教授学院名称物理与光电工程学院学科专业集成电路工程研究方向数字集成电路设计二○一六年五月ImplementAndReseachOnaPipelinedADCDigitalCalibrationAlgorithmCandidateWenjieZhangSupervisorAssociateProfessorXieliangCollegeFacltyofPhys

2、icsandOptoelectronicEngineeringProgramIntegratedCircuitEngineeringSpecializationICCADandASICDesignDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2016摘要流水线ADC(PeplinedADC)兼顾高速度和高精度被广泛地运用于视频成像系统、通信系统和测试设备中。而在实际应用中，流水线ADC的性能会受到电容失配、比较器失调和放大器的有限直

3、流增益等误差的限制。随着CMOS工艺的发展，通过复杂的模拟电路来补偿流水线ADC的误差已经变得越来越困难。数字校准技术使用数字电路校准流水线ADC模拟电路的误差，降低了流水线ADC模拟电路设计的难度，成为进一步提高流水线ADC性能新的手段。本文首先根据COMS工艺的发展情况，阐述了使用数字电路辅助设计流水线ADC的优点，随后介绍了国内外主流的流水线ADC校准算法，在分析了它们的优缺点的基础上提出本文所研究的校准算法。其次，本文系统的分析了流水线ADC模拟电路结构上存在的各种误差，并且全部建立了对应的误差模型

4、，为研究基于参考ADC与自适应滤波器的流水线ADC校准算法打下基础。然后，本文从流水线ADC的误差出发，利用MDAC的传递函数介绍了基于参考ADC与自适应滤波器的流水线ADC校准算法的基本原理，并且提出了变步长的LMS算法改进这种校准算法。最后，利用流水线设计方法优化校准系统的电路结构，大幅度提高了校准系统的工作频率，同时使用Xilinx的V5-110T型FPGA验证了变步长LMS校准算法的校准效果，结果表明，与基本校准算法相比，变步长的校准算法拥有更好的校准性能。关键词：流水线ADC；误差模型；流水线设计

5、；数字校准算法IAbstractPipelinedADCwithhighspeedandhighaccuracyiswidelyusedinvideoimagingsystem,communicationsystemandtestequipment.Inpracticalapplications,theperformanceofpipelinedADCislimitedbytheerrorofcapacitormismatch,comparatoroffset,andfiniteDCgainoftheamp

6、lifier.WiththedevelopmentofCMOSprocess,ithasbecomemoreandmoredifficulttocompensatetheerrorofpipelinedADCthroughthecomplexanalogcircuits;Theuseofdigitalcalibrationcircuitcanreducetheanalogcircuit’sdesigndifficulty,andbeasteptoimprovetheperformanceofthepipel

7、inedADCnewmeans.Firstly,accordingtothedevelopmentofCMOStechnology,thisarticlefirstlyexpoundstheadvantageofusingthedigitalcircuitaideddesignofthepipelinedADC;thenintroducestheabroadmainstreampipelinedADCcalibrationalgorithm,andanalysistheiradvantagesanddisa

8、dvantagesbasedonthecalibrationalgorithm.Subsequently,thispaperanalysisallkindsoferrorsofthepipelinedADCanalogcircuitstructure,andestablishedthecorrespondingerrormodel,whichisthebasicofreferenceADCadaptivefilt