【摘 要】
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随着便携式终端设备的高速发展,芯片设计对高效率、低功耗的要求越来越高。在亚微米工艺下,低功耗、高性能电路设计变得越来越难,模数转换器作为应用最广泛的核心模块之一,低功耗、小面积设计的需求愈加强烈。流水线模数转换器作为高速、高精度设计的主流架构,其低功耗优化成为了一个研究热点。基于传统流水线架构,本文设计了一款双通道低功耗流水线A/D转换器。首先分析了流水线A/D转换器的基本原理以及转换算法;通过对
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随着便携式终端设备的高速发展,芯片设计对高效率、低功耗的要求越来越高。在亚微米工艺下,低功耗、高性能电路设计变得越来越难,模数转换器作为应用最广泛的核心模块之一,低功耗、小面积设计的需求愈加强烈。流水线模数转换器作为高速、高精度设计的主流架构,其低功耗优化成为了一个研究热点。基于传统流水线架构,本文设计了一款双通道低功耗流水线A/D转换器。首先分析了流水线A/D转换器的基本原理以及转换算法;通过对面积、速度、功耗等性能指标的折中考虑,以及对通用低功耗技术的研究,确定了以无前端采保电路、运放共享等低功耗措施为基础的低功耗流水线A/D转换器的系统架构,并对其进行了级精度划分、运放共享时序等的分析;根据系统架构以及模块电路指标要求,完成了运算放大器、动态比较器、第一级MDAC以及第一级sub-ADC等核心模块电路的设计;基于GSMC 0.13μm CMOS工艺,利用Cadence Virtuoso工具完成了核心模块电路的版图设计。基于工艺厂所提供工艺库模型以及Cadence Spectre仿真工具,完成了所提双通道低功耗流水线A/D转换器核心电路的仿真验证。结果表明,所设计运算放大器的低频增益为124dB,单位增益带宽为405.3MHz;输入0~3.3V、17.08984375KHz的正弦波信号,采样频率2.5MHz条件下,转换器的ENOB为11.8bit,SNR为72.7dB,SFDR为91.4dB,整体功耗约为40mW,版图面积为1.2×1.3mm~2,较好地满足了设计要求。
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