pipeline ADC采样保持电路的研究
adc电压采样电路
adc电压采样电路ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）电压采样电路是一种将模拟电压信号转换为数字信号的电路。
在现代电子设备中，ADC电压采样电路被广泛应用于各种测量、控制和通信系统中。
让我们来了解一下ADC电压采样电路的基本原理。
ADC电压采样电路通常由四个主要部分组成：输入信号调理电路、采样保持电路、比较器和数字化逻辑电路。
输入信号调理电路用于对输入信号进行放大、滤波和调整，以便使输入信号范围适应ADC的输入范围。
输入信号调理电路通常由放大器、滤波器和可变增益放大器组成。
采样保持电路的作用是在给定时间间隔内对输入信号进行采样并保持其值，以便进行后续的数字化处理。
采样保持电路通常由采样开关和保持电容器组成。
采样开关在给定时间间隔内打开，将输入信号传递到保持电容器上，并在采样结束后关闭，以保持输入信号的值。
比较器是将模拟输入信号与参考电平进行比较，并输出一个数字信号的电路。
当输入信号大于参考电平时，比较器输出高电平；当输入信号小于参考电平时，比较器输出低电平。
数字化逻辑电路将比较器输出的数字信号进行处理，将其转换为二进制数字信号。
数字化逻辑电路通常由编码器、计数器和控制逻辑电路组成。
编码器将比较器输出的高低电平转换为二进制数字信号；计数器用于计数编码器输出的脉冲数量，以确定输入信号的数值；控制逻辑电路用于控制采样保持电路、比较器和编码器的工作状态。
ADC电压采样电路的输出是一个二进制数字信号，可以表示输入信号的大小。
这个二进制数字信号可以被微处理器或其他数字电路处理和分析，实现各种功能，如数据存储、显示和控制。
ADC电压采样电路有许多应用领域。
在测量系统中，ADC电压采样电路可用于测量各种物理量，如温度、压力、流量等，将模拟信号转换为数字信号，并通过数字处理实现数据存储和分析。
在通信系统中，ADC电压采样电路可用于模拟信号的数字化传输，提高信号的抗干扰性和传输质量。
ad采样电路原理
ad采样电路原理
AD采样电路是一种用于模拟信号转换为数字信号的电路。
它
是一种基于模拟到数字转换（ADC）的原理实现。
在AD采样电路中，模拟信号首先经过一个采样保持电路，该电路用于以固定的时间间隔对模拟信号进行采样，将连续的模拟信号转化为离散的采样信号。
采样保持电路可以通过开关或者电容的方式实现。
通过采样保持电路的工作，我们可以得到一系列离散的采样值。
接下来，采样信号被送入一个模拟到数字转换器（ADC），
用于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
ADC使用不
同的方法来实现这个转换，包括逐次逼近法、并行法、闸级转换法等。
最后，转换后的数字信号被送入数字信号处理器或者其他数字电路中进行进一步处理、存储或者传输。
经过ADC的处理，
我们可以得到对原始模拟信号进行数字化的离散信号。
AD采样电路的原理是基于采样定理，即根据奈奎斯特-香农采样定理，对于一个带宽有限的模拟信号，为了完全还原原始信号，采样频率必须大于信号的最高频率的两倍。
通过将连续的模拟信号采样和转换为离散的数字信号，我们可以在数字领域进行进一步的处理，如滤波、压缩等。
总之，AD采样电路是一种将模拟信号转换为数字信号的电路，它基于采样定理和模拟到数字转换器（ADC）的原理实现。
通过使用AD采样电路，我们可以对模拟信号进行数字化处理，从而实现更多的应用。
adc电流采样电路
ADC电流采样电路1. 简介ADC（Analog-to-Digital Converter）电流采样电路是一种用于将模拟信号转换为数字信号的电路。
在现代电子系统中，由于数字系统的广泛应用，需要将模拟信号进行数字化处理。
ADC电流采样电路能够将模拟信号转换为数字信号，并且具有高精度、高速度和低功耗等特点，因此被广泛应用于各种领域，例如通信、测量仪器、工业控制等。
2. ADC电流采样原理ADC电流采样原理基于模数转换的基本原理，即将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
ADC电流采样电路主要包含以下几个重要组成部分：2.1 输入端输入端是ADC电流采样电路的接口，用于接收待转换的模拟信号。
输入端通常包含一个输入阻抗较高的运放放大器，以提供对外部模拟信号的缓冲和放大功能。
2.2 参考源参考源是ADC电流采样中非常重要的部分之一。
参考源提供一个已知稳定值作为参考，用于比较输入信号的大小。
常用的参考源有内部参考源和外部参考源两种。
内部参考源是集成在ADC芯片内部的一个稳定电压源，通常为固定值（如1.2V、2.5V等）。
外部参考源可以是外接电阻分压电路、稳压器等，通过选择合适的电阻或稳压器来提供所需的参考电压。
2.3 采样保持电路采样保持电路用于在转换过程中对输入信号进行采样和保持。
由于ADC转换需要一定时间，而输入信号可能会随时间变化，因此需要采样保持电路来固定输入信号的值。
采样保持电路通常由开关、采样电容和运放组成。
2.4 模数转换器模数转换器是ADC电流采样电路中最核心的部分，用于将模拟信号转换为数字信号。
常见的模数转换器有两种类型：逐次逼近型（Successive Approximation Type）和并行型（Parallel Type）。
逐次逼近型模数转换器是一种按位逼近的方法进行转换，它从最高有效位（MSB）开始，根据比较结果决定当前位是0还是1，并一步步向低位进行逼近。
逐次逼近型模数转换器的优点是结构简单，适用于低速高精度的应用。
adc采样电压电路
adc采样电压电路
ADC（模数转换器）采样电路是一种用于将连续模拟信号转换为离散数字信号的电路。
它在电子设备中起着至关重要的作用，因为它使我们能够将现实世界中的模拟信号转换为计算机可以处理的数字信号。
ADC采样电路的主要目标是准确地测量模拟信号并将其转换为数字形式。
为了实现这一目标，ADC采样电路通常包括三个主要部分：采样保持电路、模数转换器和数字信号处理电路。
采样保持电路用于定期采样模拟信号，并将其保持在一个恒定的电平上，以便模数转换器对其进行测量。
这是非常重要的，因为模数转换器需要在一段时间内测量信号的平均值，以减小噪声和干扰的影响。
接下来是模数转换器，它将采样保持电路中的模拟信号转换为数字形式。
常见的模数转换器有逐次逼近型模数转换器（SAR）和逐渐逼近型模数转换器（Delta-Sigma）。
这些模数转换器都有自己的优缺点，根据应用的具体要求选择合适的模数转换器。
最后是数字信号处理电路，它用于对数字信号进行进一步处理和分析。
这可能包括数字滤波、数值计算或其他算法。
数字信号处理电路可以根据应用要求进行设计，以满足特定的性能需求。
总的来说，ADC采样电路在现代电子设备中扮演着重要的角色。
它
使我们能够将现实世界中的模拟信号转换为数字形式，以便计算机可以处理和分析。
通过合理设计和选择合适的组件，我们可以获得准确、可靠的数字信号，并为各种应用提供有效的解决方案。
pipeline adc原理
pipeline adc原理
PipelineADC原理是一种高速、高精度的模拟数字转换器，主要用于将模拟信号转换为数字信号。
它的工作原理是将输入信号分成若干个阶段进行转换，每个阶段都是一个单独的模拟数字转换器，通过串联这些阶段，就可以得到更高的精度和更快的转换速度。
Pipeline ADC的基本结构包括Sample and Hold电路、比较器、数字逼近寄存器和数字误差校正电路。
在工作过程中，输入信号首先被Sample and Hold电路采样和保持，然后与参考电压进行比较，比较器输出的结果被送入数字逼近寄存器进行处理，最后通过数字误差校正电路进行校正。
由于Pipeline ADC的工作原理非常复杂，因此在实际应用中需要进行很多设计优化。
例如，通过增加阶段数可以提高精度，但会增加延迟；通过增加比较器的数量可以提高转换速度，但会增加功耗。
因此，在设计Pipeline ADC时需要权衡这些因素，以获得最优的性能。
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一种12位50msps低功耗流水线adc的分析与实现
摘 要随着电路系统数字化程度的不断提高，尤其是片上系统（SOC）的快速发展，作为连接模拟信号与数字信号的桥梁的高性能模数转换器的需求日益增强。
与其它结构相比，流水线ADC因其在高精度、高速度与低功耗之间拥有良好的折中而备受青睐。
本文采用韩国东部半导体dongbu013工艺，设计研究了一个50MSample/s的12位的流水线ADC。
在查阅大量文献的前提下，本文根据模拟IC设计流程，以高速、低压、低功耗为目标，逐步完成了各个模块电路以及整体电路的设计。
主要工作包括：（1）完成两相不交叠时钟电路的设计；自举开关电路（为消除开关电荷注入误差）设计；为保证开关电容电路的速度和精度设计了增益增强型折叠共源共栅运算放大器；动态锁存比较器电路设计。
（2）由单元电路完成各个子模块电路的设计，并对各个模块和整体系统进行详细仿真。
（3）为降低功耗采用电容和运算放大器逐级递减技术，为克服比较器失调误差设计了数字校正电路。
本设计在Cadence工作平台下，使用Spectre仿真器进行模拟验证。
模拟仿真结果表明，在+1.2V电源电压下，ADC的模拟信号输入范围为0.4V～0.8V，分辨率为12位，采样速率达50MHz，功耗约为84mW。
该流水线ADC的性能指标达到了设计要求。
关键词：流水线ADC；自举开关；开关电容电路；数字校正AbstractAs a bridge connecting the analog signal and digital signal, the demand of the high-performance analog-to-digital converter has growing rapidly with the digitalization of the circuit system, especially the rapid development of the system on chip. Compared with other structures, the pipeline ADC has a good favor because of its good compromise between the high resolution, high speed and low power consumption. In this thesis, a 50MSPS, 12bit ADC was designed in dongbu 0.13um process.Access to a large number of documents, this paper completes the design of each module circuit and the overall circuit step by step with the goal of high speed, low voltage and low power consumption, according to the Analog IC design flow. The main work of this paper is as follows. Firstly, completing the circuit design of the two-phase non-overlapping clock generator; the bootstrapped switch, which can eliminate the switch charge injection error; the gain enhanced folded cascode operational amplifier, which can ensure the speed and accuracy of the switch capacitor circuits, and the dynamic latch comparator. Secondly, completing the circuit design of each sub-module by the unit circuit, and simulating each module and the overall system in detail. Thirdly, in order to reduce the power consumption of the system, scaling down technique of the capacitor and operation amplifier was used, and a digital calibration circuit was designed to overcome the comparator offset error.This design works in the Cadence platform, the simulating tool is Cadence Spectre. The simulating results show that, with a power supply of 1.2V, the input voltage range of the ADC is between 0.4V and 0.8V, its resolution is 12 bits and sample rate is 50MHz, the power consumption is about 84mW. The parameters of this pipeline ADC meet the design requirements.Keywords： pipeline ADC, bootstrapped switch, switch capacitor circuit, digital calibration目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本文主要研究内容和结构安排 (4)第二章流水线ADC的基本原理 (5)2.1模数转换器的基本概念 (5)2.2模数转换器的性能参数 (5)2.3流水线ADC的结构和工作原理 (7)2.4非线性因素及其影响 (8)2.4.1热噪声 (8)2.4.2电荷注入和时钟馈通 (10)2.4.3运放有限开环增益和带宽 (12)2.5数字校正技术 (13)2.6本章小结 (15)第三章流水线ADC单元电路的分析与设计 (16)3.1MOS开关电路 (16)3.2运算放大器 (19)3.2.1增益增强原理 (19)3.2.2主运放和共模反馈电路设计 (21)3.2.3辅助运放设计 (23)3.2.4最终放大器电路验证 (25)3.3比较器 (27)3.4本章小结 (30)第四章模块和系统电路设计与仿真 (31)4.1C LOCK G ENERATOR (31)4.2采样保持电路 (33)4.3 1.5BIT/STAGE ADC (37)4.3.1Sub-ADC (37)4.3.2Sub-DAC (39)4.3.3Gain-stage (41)4.4数字校正电路 (43)4.5本章小结 (45)总结 (46)参考文献 (47)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (51)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (51)致谢 (52)第一章 绪 论1.1课题研究的背景及意义现实世界中的物理量大部分是随时间连续变化的量，即大都是模拟量，如光、电、声音、速度等[1]。
采样保持电路
一、采样保持电路的引入在A/D转换期间，为了使输入信号不变，保持在开始转换时的值，通常要采用一个采样保持电路。
对于MCS-96单片机的A/D转换器，启动转换实际上是把采样开关接通，进行采样，过一段时间后，开关断开，采样电路进入保持模式，才是A/D真正开始转换二、采样保持电路的原理A/D转换需要一定时间，在转换过程中，如果送给ADC的模拟量发生变化，则不能保证精度。
为此，在ADC前加入采样保持电路，如图下所示。
采样保持电路有两种工作状态：采样状态和保持状态。
1、采样状态：控制开关K闭合，输出跟随输入变化。
2、保持状态：控制开关K断开，由保持电容C维持该电路的输出不变。
运算放大器A2：典型的跟随器接法。
输入阻抗：高阻。
保持状态（K分）下Ch放电小，保持电压不变。
输出阻抗：小。
采样保持电路的负载能力大。
运算放大器A1：K闭合时为跟随器。
（不关心K断开的情况）。
输入阻抗：高阻。
对输入信号的负载能力要求小。
输出阻抗：小。
采样状态时，Ch上的电压快速跟随输入变化。
控制开关K：由接口电路控制。
三、采样采样脉冲的频率由下图可知,采样脉冲的频率ｆｓ(ｆｓ=1/Tｓ)越高,采样越密,采样值越多,采样信号的包络线越接近输入信号的波形.假设输入信号的最高频率为ｆｍ,则根据采样定理知:当采样频率ｆｓ＞2ｆｍ时,采样信号可正确反映输入信号。
通常对直流或缓变低频信号进行采样时可不用采样保持电路。
三、加入S/H后模／数转换控制过程加入S/H后，整个模/数转换过程如下图所示。
1、CPU经接口电路使K闭合（启动采样）。
2、CPU经接口电路使K断开（保持）。
（*）3、CPU向ADC发出启动转换信号（转换或称量化）。
（*）4、查询A/D转换完成否，或使用中断方式。
5、读取转换后的数字。
6、在实际硬件设计中，一般第②、③步设计为用一条指令完成。
四、多路转换模拟开关1、原理由于计算机在任一时刻只能接收一路模拟量信号的采集输入，当有多路模拟量信号时需通过模拟转换开关，按一定顺序选取其中一路进行采集。
adc电流采样电路
adc电流采样电路ADC（Analog-to-Digital Converter）即模数转换器，是将连续的模拟电信号转换为离散的数字信号的电路。
在电子设备中，它起到了至关重要的作用。
本文将介绍ADC电流采样电路的原理和应用，并探讨其在实际工程中的指导意义。
首先，我们来详细了解一下ADC电流采样电路的原理。
在一些特殊的应用中，需要对电流信号进行采样和转换，如电流传感器、电流表等。
ADC电流采样电路主要由电流传感器、电流调理电路和ADC组成。
电流传感器将电流信号转换为与其成正比的电压信号，然后通过电流调理电路对其进行放大和滤波处理，最后由ADC将模拟电流信号转换为数字信号。
通过这一系列的转换和处理，我们可以得到准确的数字电流信号，以便于后续的处理和分析。
接下来，我们来看一下ADC电流采样电路的应用。
在电力行业中，电流采样电路可被广泛应用于电流监测和保护装置中。
通过实时采集电流信号，我们可以判断电路的工作状态，以便及时发现异常情况并采取相应措施。
此外，ADC电流采样电路还可以应用于工业自动化领域，用于监测电机、传送带等设备的电流负载。
通过对电流信号的采样和分析，我们能够及时发现设备异常，提高工作效率和设备使用寿命。
除了以上的应用领域，ADC电流采样电路还在医疗设备、汽车电子和航空航天等领域中得到广泛应用。
在医疗设备中，ADC电流采样电路可以用于监测心电图、血压和呼吸等生命体征参数。
在汽车电子领域，ADC电流采样电路可以应用于电动汽车、混合动力汽车等环保型车辆中，用于监测电池组的电流和电压，确保电池的正常工作。
在航空航天领域，ADC电流采样电路则可以用于监测航空器的电气系统，以确保飞行的安全和稳定。
最后，我们来谈一谈ADC电流采样电路在实际工程中的指导意义。
首先，我们需要充分了解ADC电流采样电路的原理和特性，这对于正确选择和使用相关器件至关重要。
其次，合理设计电流传感器和电流调理电路，可以提高采样的灵敏度和准确性。
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Pipeline ADC 采样保持电路的研究
Pipeline ADC的原理如图1所示。
其在各个时钟周期、每级都可以同时进行信号转换，从而使ADC在每个时钟周期都可以输出一组转换结果。
因为模拟信号依次通过由子ADC、子DAC和级间增益电路块组成流水线，所以称这种结构的转换器为流水线ADC。
图1 Pipeline ADC原理图
图1方框中的电路反映了每级流水线结构ADC的转换过程。
输入的模拟信号经过采样保持电路后，在保持周期，由子ADC对保持信号进行量化，得到校正前的数字信号。
然后用采样保持电路保持的模拟输入信号减去由子DAC将数字结果转换为模拟量的那部分得到余量信号，然后将余量信号放大，把信号送入下一级作为下一级流水线的输入。
在K级流水线结构中，这样的过程将重复K 次。
为了克服采样保持电路和每级子ADC转换器的内部的失调误差、非线性误差和级间转换等误差，需要采用数字校正技术。
采样保持电路位于Pipeline ADC的前端，其速度和精度决定了整个ADC的速度和精度。
图2.2为基本的采样保持电路。
其中，M1为采样开关，CH为保持电容。
CK为采样控制时钟信号。
在采样阶段，CK为高电平，M1导通，Vin对电容CH充电，Vout跟踪输入信号；在保持阶段，CK为低电平，M1截至，CH将保持采样结束时刻的电压值Vin，从而完成一次采样过程。
图2.2 基本的采样保持电路
但是这种简单的采样保持电路远远不能满足系统的高性能要求，因此，我们要采用各项技术来提高采样保持电路的性能。
下面，先对这种采样保持电路的误差来源进行分析。