一种10位single-slopeADC的电路仿真与版图设计--《电子科技大学》2015年硕士论文
一种10位single-slopeADC的电路仿真与版图设计
【摘要】：在当今社会,便携式数码产品因其小体积、低功耗、易于携带而拥有广泛的市场和光明的未来。在视频技术领域,CMOS图像传感器因其低功耗、小尺寸、与其他电路工艺兼容和高集成度而受到广泛应用。而一个高性能的ADC(模数转换器)则是图像传感器中最重要的组成部分。因此采用标准CMOS工艺设计一个高性能的ADC成为迫切的要求。随着工艺尺寸的进一步降低,集成电路的规模急剧增加,数亿只晶体管同时集成在单一芯片上早已成为现实,因此,现代集成电路的设计不可能依靠人力手工运算来设计,计算机辅助设计(EDA)早已成为主流,EDA软件的兴起极大提高了集成电路设计的效率,同时EDA软件的开发和使用也成为一个关键性的问题。本文基于强大的EDA设计软件Cadence来实现了一款10位单斜坡(single-slope)ADC的设计,主要包括双采样(CDS)电路、放大器电路、比较器电路、斜坡发生器等。CDS电路采用传统的双采样电路。放大器采用P型输入折叠共源共栅结构。通过让开关S1比开关S2提前断开来有效的抑制开关沟道电荷注入效应和时钟馈通效应,提高了模数转换器的线性度和信噪比。比较器工作速度为100MHz,故采用前置预放大器加锁存器的比较器结构。考虑到比较器精度的需求,对前置预放大器采用输出失调存储技术进行失调校准。斜波发生器采用电流舵的斜波发生器,为了实现电路结构的优化,电流源网络采用4位二进制和6位温度计码的编码方式。采用Verilog硬件描述语言设计了带有复位功能的10位二进制计数器。并利用Calibre软件完成了ADC整体的版图设计。在UMC110nm CMOS工艺下设计电路,并利用网表和SPICE仿真工具对ADC各个模块电路进行模拟仿真,电源电压为1.5V。仿真结果表明,CDS电路具有良好的采样功能,并有效的消除了噪声;比较器工作频率超过100MHz,失调电压小于2mV;基于电流舵DAC的斜波发生器在100MHz的时钟控制下,可以产生1V差分模拟斜坡输出;计数器也满足100MHz的频率要求。对于整体ADC,在输入信号频率为46.665KHz,采样频率为95KHz的情况下,电路的SNR为58.7dB,SFDR为74.5d B,约合有效位数ENOB达到9.46位,基本达到了设计要求。
【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TN792【目录】：
摘要5-6ABSTRACT6-10第一章 绪论10-13 1.1 研究背景与意义10 1.2 ADC研究现状10-12 1.3 论文研究主要内容12 1.4 论文结构安排12-13第二章 模数转换器理论基础和设计环境13-27 2.1 模数转换器的基本原理13 2.2 ADC的性能参数13-17
2.2.1 静态参数14-16
2.2.2 动态参数16-17 2.3 模数转换器ADC的主要结构与特点17-23
2.3.1 全并行模数转换器18
2.3.2 折叠型模数转换器18-19
2.3.3 两步式模数转换器19-20
2.3.4 内插式模数转换器20-21
2.3.5 流水线型模数转换器21-22
2.3.6 逐次逼近型模数转换器22
2.3.7 单斜坡模数转换器22-23 2.4 设计环境23 2.5 Cadence软件基础简介23-26
2.5.1 板级电路设计系统。24
2.5.2 Alta系统级无线设计24-25
2.5.3 逻辑设计与验证（LDV）25
2.5.4 时序驱动的深亚微米设计25-26
2.5.5 全定制ic设计工具26 2.6 小结26-27第三章 SINGLE-SLOPE ADC中主要电路的设计27-60 3.1 双采样电路27-33
3.1.1 MOSFET采样开关介绍28-29
3.1.2 沟道电荷注入29-30
3.1.3 时钟馈通30
3.1.4 KT/C噪声30-31
3.1.5 双采样电路设计31-33 3.2 放大器电路的设计33-36
3.2.1 放大器工作过程33-34
3.2.2 电路参数的确定34-35
3.2.3 放大器设计35-36 3.3 比较器36-48
3.3.1 比较器结构的确定36-37
3.3.2 前置预放大锁存比较器的原理37-38
3.3.3 前置预放大器的选取和设计38-41
3.3.4 比较器性能41-42
3.3.5 锁存器的设计42-45
3.3.6 输出级电路设计45-46
3.3.7 失调消除技术46-48 3.4 斜坡发生器的设计48-57
3.4.1 电流舵斜坡发生器工作原理48-49
3.4.2 电流源阵列设计49-51
3.4.3 开关电路和开关驱动电路51-52
3.4.4 输出电路52-57 3.5 二进制计数器57-59 3.6 小结59-60第四章 基于CADENCE的电路设计与系统仿真测试60-87 4.1 应用软件简介60-63
4.1.1 Cadence软件简介60
4.1.2 Verilog编程语言简介60-61
4.1.3 Virtuoso与Calibre软件简介61
4.1.4 软件设计电路流程61-63 4.2 CDS电路仿真63-64 4.3 放大器仿真64-73 4.4 比较器的仿真73-79 4.5 斜坡发生器的仿真79-83 4.6 计数器仿真83-84 4.7 ADC整体仿真测试84-86 4.8 小结86-87第五章 模数转换器版图设计87-93 5.1 混合信号电路的版图实现87-91
5.1.1 布局规划87
5.1.2 电源和接地问题87-88
5.1.3 全差分设计88-90
5.1.4 保护环90
5.1.5 屏蔽90
5.1.6 互连的其他考量90-91
5.1.7 失效机制91 5.2 整体版图91-92 5.3 小结92-93第六章 总结与展望93-94致谢94-95参考文献95-98
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看一看是不是正负反馈接错了
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lz是华科的，华科的师姐们快来解答啊
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首先确定你的matlab模型是否工作正常，
其次确认电路是否接对了，尤其是反馈的位置和方向，
如果都ok，那就再确定积分器工作ok否，反馈dac的电流是否和你模型差不多，
最后再看看整个环路的delay有多少，量化器数据输出时间和反馈dac电流输出时间间隔和你模型是否相符
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最好奉上原理图，大家好仔细看。
本人从事模拟IC设计10年以上了，主要做MCU/通讯/ADC&DAC等领域，已经有几款设计的芯片推向市场。如有公司需要模拟设计方面的技术顾问或者兼职，俺也有兴趣。QQ群号（）
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& & 你这环路已经不稳定了，积分器的输出是不是已经饱和了？
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CC2541 ADC如何准确测量外部电压？
13:46:18　　
CC2541 ADC如何准确测量外部电压？
关于CC2541 ADC测量外部电压不准使用条件：
1、使用内部1.24V基准源；
2、10位精度模式；
3、CC2541采用外部可调数字电源供电，分别从3V、2.9V、2.8V三个档位测量同一个外部稳定电压1V。
现象，测量结果3V供电时时比较接近，随着供电电压降低，测量值不断升高。
数据手册没有给出ADC部分最低的工作电压，但是感觉2.8V应该不会影响测量精度吧？
从转换码上看，感觉像是内部基准源会随外部电源供电变化200mV/V，远大于数据手册的4mV/V。
因为我们的产品最终选择的是3V纽扣电池供电，需要监控纽扣电池的电压判断电量，所以如果ADC测量不准会很麻烦，望各位前辈帮忙看下，可能存在的问题？
13:47:14　　
等待验证会员
15:23:32　　
用一个 纯ADC&&Q
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