開(kāi)關(guān)電容型流水線數(shù)模轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)

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1、目錄目錄摘要前言???????????????????????2第一章數(shù)模轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介§1.1DAC基本原理???????????????3§1.2幾種不同結(jié)構(gòu)DAC的比較??????????5§1.3研究這種新型結(jié)構(gòu)的理由??????????6第二章具體實(shí)現(xiàn)原理§2.1基本結(jié)構(gòu)?????????????????8§2.2改進(jìn)方法?????????????????9第三章設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果§3.1基本單元的設(shè)計(jì)與結(jié)果??????????12§3.210位DAC的核心設(shè)計(jì)與結(jié)果???????17第四章設(shè)計(jì)討論§4.1在實(shí)現(xiàn)高速過(guò)程中的問(wèn)題???

2、??????21§4.2非理想效應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響???????24§4.3對(duì)電容不匹配的改進(jìn)???????????24§4.4不足與計(jì)劃???????????????26結(jié)束語(yǔ)?????????????????????27參考文獻(xiàn)????????????????????28致謝??????????????????????29開(kāi)關(guān)電容型流水線數(shù)模轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)1前言前言我選擇的論文主題是關(guān)于數(shù)模轉(zhuǎn)換方面的，之所以選擇這個(gè)方向是由于在數(shù)字和模擬領(lǐng)域的接口研究中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的應(yīng)用不僅局限于聽(tīng)覺(jué)通路的如麥克風(fēng)和擴(kuò)音器，視

3、覺(jué)通路的如照相機(jī)和其他一些顯示設(shè)備，而且在有線或無(wú)線通道數(shù)據(jù)傳輸中也有很重要的用途。典型的如數(shù)據(jù)信號(hào)依據(jù)某種機(jī)制被調(diào)制到載波上，和載波一起在有線或無(wú)線的通道中傳輸，接收器接收到信號(hào)再進(jìn)行解調(diào)，可根據(jù)應(yīng)用和可行性的不同在數(shù)字或模擬領(lǐng)域中解調(diào)，其應(yīng)用之廣泛可見(jiàn)一斑。隨著近年來(lái)對(duì)高速通信的需求和對(duì)英特網(wǎng)、移動(dòng)終端應(yīng)用的飛速增長(zhǎng),許多相應(yīng)的技術(shù)，如DSL，GSM，EDGE，UMTS,WCDMA,GPRS等就需要大幅度的改進(jìn)，線性度和低功耗是限制這些技術(shù)發(fā)展的的兩個(gè)大障礙，其中的一個(gè)瓶頸問(wèn)題就是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,以DAC為例，到目前為止，對(duì)他有影響的因素

4、還有很多,如噪聲、失配、寄生、延遲等等，解決了這些問(wèn)題也就大大推進(jìn)了技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。我所研究的新型結(jié)構(gòu)是向傳統(tǒng)的電流型DAC在高速數(shù)模轉(zhuǎn)換領(lǐng)域中所占的壟斷地位發(fā)起挑戰(zhàn)，抖動(dòng)是電流型結(jié)構(gòu)在高頻下的癥結(jié)所在.而此結(jié)構(gòu)卻能在沒(méi)有抖動(dòng)，又無(wú)附加電路和特殊工藝的條件下實(shí)現(xiàn)高速度、高精度和低功耗,所以今天來(lái)研究他也就顯得格外有意義。開(kāi)關(guān)電容型流水線數(shù)模轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)2第一章數(shù)模轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介第一章數(shù)模轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介1.DAC基本原理DAC是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字和模擬器件的連接在他們的接口上放置的把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的器件，其輸出端的模擬信號(hào)就代表輸入端的數(shù)

5、字信號(hào)。按其原理劃分，DAC可分為Nyquist型和過(guò)采樣型。Nyquist型轉(zhuǎn)換器按其結(jié)構(gòu)又可大致分為：電阻分壓型、R-2R稱重型、電荷分配型和電流驅(qū)動(dòng)型，一般根據(jù)不同的應(yīng)用，從速度、精度、功耗、主要限制因素、復(fù)雜度和芯片面積等多方面入手，綜合考慮，選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。數(shù)字量的最低位所表示的模擬量稱為L(zhǎng)SB(leastsignificantbit)eg.10bit,0000000001的理想輸出就是這個(gè)單位量，數(shù)字輸入每加1模擬輸出就會(huì)增加一個(gè)LSB，所以輸入輸出曲線圖如臺(tái)階狀：（如圖1.1）圖1.1DAC輸入輸出曲線圖及部分靜態(tài)參數(shù)

6、但由于不理想狀況的存在，使得輸出并不能完完全全代表輸入，總會(huì)有一些誤差，包括幅度上的和時(shí)間上的，每一個(gè)臺(tái)階的高度也不盡相同，有高有低，故而引入靜態(tài)和動(dòng)態(tài)誤差參數(shù)來(lái)衡量其性能的好壞。靜態(tài)參數(shù)和信號(hào)無(wú)關(guān)，低頻時(shí)占主導(dǎo)：（如圖1.1）DNL(differentialnonlinearity)---相鄰數(shù)值輸入所得輸出的最大差值與LSB的差。INL(integralnonlinearity)---實(shí)際的D/A曲線與通過(guò)始末兩點(diǎn)的直線的最大距離。Offset---在D/A曲線上穿過(guò)始末兩點(diǎn)的直線與垂直軸的截距。Gain-error---始末兩點(diǎn)連

7、線的斜率與理想值之間的差距。動(dòng)態(tài)參數(shù)和信號(hào)有關(guān)，高頻時(shí)占主導(dǎo)地位：開(kāi)關(guān)電容型流水線數(shù)模轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)3第一章數(shù)模轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介Settingtime---在最終值的一個(gè)特定的誤差范圍內(nèi)，輸出經(jīng)歷滿幅轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。Glitchimpulsearea---輸入信號(hào)變化以后在輸出端出現(xiàn)的抖動(dòng)下的最大面積，也被稱為抖動(dòng)能量。（如圖1.2）圖1.2DAC部分動(dòng)態(tài)參數(shù)Latency---從輸入變化到輸出在一個(gè)特定的誤差范圍內(nèi)建立所需要的總時(shí)間。SNR(signal-to-noiseratio)---當(dāng)輸入為正選信號(hào)時(shí)，輸出端的信號(hào)功率與噪聲功率的比值

8、。SNDR(signal-to-noise-and-distortionratio)----輸入為正選信號(hào)時(shí),輸出端的信號(hào)功率與總的噪聲和失真功率的比值。輸入端的數(shù)字信號(hào)可以用不同的編碼方式,常用的有Dec