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作者：李发宁西安电子科技大学

学位级别：硕士

本论文的目标是8位电流模模数转换器(Analog-to-Digital Converter，简称 ADC)芯片的前端设计和研究。随着计算机技术、信号处理技术和微电子技术的迅速发展，不断涌现出新的先进的电子系统。这些系统可广泛地应用于处理连续时间信号... 详细信息

本论文的目标是8位电流模模数转换器(Analog-to-Digital Converter，简称 ADC)芯片的前端设计和研究。随着计算机技术、信号处理技术和微电子技术的迅速发展，不断涌现出新的先进的电子系统。这些系统可广泛地应用于处理连续时间信号，包括语音、声音、医学成像、雷达、仪器仪表、消费电器、远程通讯等。由于数字集成电路技术的迅猛发展带来了前所未有的高复杂信号的处理能力，所以人们希望把模拟信号转换为数字信号来处理，最后再转换为模拟信号。这就取决于电子系统的前端部件-ADC的快速发展(ADC把连续时间信号转换成离散时间、二进制编码的数字信号，便于后级精确的高速数字信号处理)。一般来说，根据数字化的信号要求不同，采用的ADC的结构不同的，而不同的ADC结构，分辨率和转换速率等都是不同的。在比较了各种ADC的结构和优缺点之后，综合考虑到转换速率、精度和功耗等方面的因素，本文采用并行(Flash)流水线型(Pipelined)的结构。该结构结合了并行ADC转换速率高的优点和流水线型 ADC精度高的优点，同时利用电路模法低功耗的优势降低了电路的功耗。可以说此种电流模并行流水线法综合考虑多种因素，是一种较优越的电路结构。它首先实现高4位的ADC(采用并行电流模ADC实现的)，高4位数字信号除了输出外，又通过DAC把高4位的数字信号转换为模拟信号，并与输入模拟信号进行相减，剩余的低位输入的信号通过电流放大器，输入到第二级并行ADC中，实现低4位的数字信号输出，最后与高4位数字信号合在一起构成整个ADC的输出。高4位ADC与低4位ADC电路结构相同，电流放大器把低4位的电流信号放大24倍，这样前一级ADC就可以在第二级复用。ADC电路结构中包括电流基准源、高精度电流镜、电流比较器、电流放大器等模拟电路模块，以及DAC数字电路模块，属于数模混合电路。由于该设计数字电路部分占的比例较少，而且电路结构相对简单，所以采用模拟集成电路设计方法，直接用电路图输入对电路进行设计和仿真。先从电路基本单元设计和仿真出发，然后再到电路系统的设计和仿真验证。由于采用电流模法，电路的结构新颖，不需要加／减法电路和采样保持电路，使得电路功耗大大降低，芯片的面积也会大大减小。应用Cadence中的 CAD工具和无锡华晶上华半导体有限公司的0． 6μm标准CMOS工艺库对电路进行仿真验证，设计出了8位10MHz电流模ADC，功耗只有8． 67mW，达到了所要设计的指标。

关键词：电流模法模数转换器电流比较器电流基准

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