流水線ADC數(shù)字后臺校正算法的設計研究.pdf

1、隨著視頻處理、音頻處理和無線通信產業(yè)的迅猛發(fā)展，高速高精度的模數(shù)轉換器（ADC）得到了廣泛應用，而流水線模數(shù)轉換器以其較高的分辨率和較高的速度更是得到青睞。伴隨著數(shù)字芯片依摩爾定律的不斷發(fā)展，流水線ADC性能的提高極大程度的依賴于數(shù)字電路的改進，如比較器失調電壓誤差、放大器增益誤差和電容失配誤差都可以通過數(shù)字校正電路進行校正。
　　本文主要對流水線ADC子ADC（Sub-ADC）的比較器失調電壓誤差、子DAC（Sub-DAC）的電

2、容失配誤差和放大器的增益誤差進行詳細分析，并給出了其誤差來源和對轉換電路輸出結果的影響。上面三種誤差對系統(tǒng)性能的影響會隨著級數(shù)的增加而逐級減少，所以電路中的第一級結構尤為重要?；?.5位每級流水線結構，本文研究解決了2.5位每級的結構，這樣的結構選擇更適合于高精度流水線ADC架構，這樣的結構設計也可以大大減小電路設計的復雜度，節(jié)省生產成本和設計時間。2.5位每級子 ADC的誤差可以達到1/8Vref，誤差小于1/8Vref時其誤差可通

3、過校正電路進行校正。應用Matlab中的Simulink對理想的12位流水線ADC進行分析，誤差模型中級間增益誤差為2％、電容失配誤差為0.1%，從仿真結果可以看出電容失配誤差對流水線性能的影響非常突出，甚至是決定流水線ADC性能的關鍵因素?；陔娙菔湔`差的重要性，本文特別針對電容元件失配誤差給出了一種新型校正算法?；趯α魉€ADC中多位DAC電容元件失配的分析和研究，采用了一種全數(shù)字后臺校正技術，此技術不需要中斷正常的模數(shù)轉換過程

4、，通過對每級全并行（Flash）ADC的數(shù)字輸出進行重新編碼，使得DAC噪聲被整形為白噪聲，提高其無雜波動態(tài)范圍（SFDR）；然后再通過DAC噪聲消除技術，使得DAC噪聲從信號帶內被消除。針對這種數(shù)字后臺校正算法，使用Matlab中Simulink進行建模與仿真。仿真結果表明，當輸入信號為-5dB&6.25MHz，采樣頻率為100MHz時，理想情況下流水線ADC的信噪失真比（SNDR）為72dB，SFDR為86dB，精度為12位。但是由

5、于DAC中電容元件失配，SNDR和SFDR只能達到59dB和68dB，有效精度降至10位左右，遠遠不能達到實際應用所需的性能要求。通過對前三級采用動態(tài)元件匹配（DEM）技術和DAC噪聲消除（DNC）技術進行數(shù)字校正，SNDR可提高至71dB，而 SFDR可達到85.9dB，有效精度可以提高至12位，滿足實際應用時的性能要求。通過設計結果分析可知，所討論的數(shù)字后臺校正技術使得流水線ADC的SFDR指標和SNDR指標都得到了很大的改善，同時