一个高精度、低成本10位数字模拟转换器的设计与实现
第10章(106)教材配套课件

位是选择位(SELECT BIT 1)。第4个时钟脉冲结束,待转换的模 拟输入通道选定,SARS立即由低电平变为高电平,A/D转换器正 式开始转换,同时DI端转为高阻状态,DO端则从高阻状态变为 低电平。至第5个时钟脉冲的下降沿,即可开始从DO端读取转换 好的数字量,一个时钟脉冲读取一位,高位(MSB)在前,低位 (LSB)在后。经过8个时钟脉冲之后,8位数据从高位到低位输出 完毕,SARS从高电平变为低电平,转换完成。同时,TLC0834 又以低位在前、高位在后的顺序开始重新输出转换好的8位数据 (最低位共用)。当然,用户可以根据需要,在第12个时钟脉冲结
实例十 模/数转换接口的设计 2.设计步骤 1) 硬件设计 由于有些版本的Proteus仿真软件的基本元件库中没有 TLC0834,为了使用方便,我们在仿真设计中可采用ADC0834 来替代。仿真图如图10-6所示。 2) 软件设计 (1) 流程图如图10-7所示。
实例十 模/数转换接口的设计 图10-6 数字电压表设计仿真图
10AD转换器

uo (V)
d0 输入 d1 uo 或 io
…
dn-1
D/A
输出
7 6 5 4 3 2 1 0
D
000 001 010 011 100 101 110 111
uo Ku (dn 1 2n 1 dn 2 2n 2 d1 21 d0 20 )
《数字电子技术基本教程》
Vi n 2
量化误差 =
如:采样的电 压分别是7/8V (0.875)和 0.9V时,编码 都为111,但前者 无误差,后者 存在误差。
输入 信号 1V 7/8V
二进制 代表的模拟 代码 电压 111 110 7=7/8 (V)
输入 信号 1V
二进制 代表的模拟 代码 电压
111
7=14/15(V) 6=12/15(V) 5=10/15(V) 4= 8/15(V) 3= 6/15(V) 2= 4/15(V) 1= 2/15(V) 0 = 0 (V)
vo RF i
V R i REF (d3 23 d 2 22 d1 21 d 0 20 ) 2 24
缺点:电阻值分散,相差太大
《数字电子技术基本教程》
10.2.2 倒T型电阻网络DAC
电阻网络中的种类少 (仅R和2R两种)
R
不论模拟开关接到运算放大器的 反相输入端(虚地)还是接到地, 也就是不论输入数字信号是1还是0, 各支路的电流不变。
《数字电子技术基本教程》
DAC0832
特点 ① 8位DA转换器 ② COMS工艺 ③ 倒T型电阻网络 ④ 内部有2个数据寄存器 ⑤ 直通、单缓冲、双缓冲三种工作方式
《数字电子技术基本教程》
VCC(+5V) NC GND VEE Io D7 D6 D5 D4 1 2 3 4 5 6 7 8 引脚排列图 DAC0808 16 15 14 13 12 11 10 9 COP VREF(-) VREF(+ ) VCC D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 2.4kΩ 5 13 6 7 8 DAC0808 9 10 11 12 3 14 15 2 4 16 Io RL +VREF(+5V) 2.4kΩ
一种10位乘法型D/A转换器的设计

一种10位乘法型D/A转换器的设计
刘永光
【期刊名称】《微电子学》
【年(卷),期】1994(24)6
【摘要】本文介绍一种采用R-2R梯形电阻网络和CMOS模拟开关的典型结构的单片10位D/A转换器。
在设计和制作上进行优化,不用激光修调能够达到10位精度,在全温范围内有较高的温度跟踪特性。
【总页数】4页(P27-30)
【关键词】模拟开关;电阻网络;数-模转换器
【作者】刘永光
【作者单位】四川重庆电子工业部第24研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TP335.4
【相关文献】
1.一种高效率混合型全桥DC/DC转换器的设计 [J], 马春英;李学武
2.一种可用于12位分段电阻型数模转换器的开关栅压自举电路的设计 [J], 骆川
3.一种降压型DC-DC转换器的误差放大器设计 [J], 刘志福; 周文涛; 李佑进; 程铁栋
4.一种降压型DC-DC转换器的误差放大器设计 [J], 刘志福; 周文涛; 李佑进; 程铁栋
5.一种单片8位高速乘法型D/A转换器 [J], 王朝炎
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一种高精度低成本A/D转换器的原理和实现

M t o 公司的 6 H 75 8 o rl o a 8 C 0 C 单片机 , 利用单片机的定 时
器输入捕捉功能 , 不仅非常方 便地实现 了光 电隔离 。 而
d cdi e i h eacrc n tblyo i cn e e r n a c et yslzr dut n。P oolcr slt ni e i it fhs ov  ̄ raeeh n e g a yb e -eoajs a i t d r l f me t h teetci ai s a l a - i o o s y
成本 A D转换 器 , 用 了双 积分 的工作 原理 , 入 自 / 采 加
校零阶段 , 有效 地克 服器 件 的失调 和漂 移 , 电路 使用
图 1中: x为第一路 四选一模拟 开关 ; Y为第 二路 四选一模拟开关 ; , A 为电压跟随器 ;: A 为积分器 ; 为 比较器 , 其输出经光 电隔离后送入 C U输入捕捉引脚 ; P C UP P C口的 P 。P , C 、C 经光 电隔离后 控制模 拟开关选
片 四运放 T 0 4 P J 少量阻容器件构成 , / L 8 ,ln - J A D转换
器电路 如图 1 所示。
; ………
图 1 A D 转 换 器 电 路 原 理 图 /
F g 1 C r utp n il f /D c n e tr i . ic i r cp e o i A o v ro
有较 高的性 价 比 , 在数显 调节仪 表 中得 到 了广泛 的应用 。
关键 词 :A D转换器 /
中 图分类 号 :T 2 P9
自校零
高精度
低 成本
软件 流程
文献标 志码 :A
一种10_bit_低功耗SAR_ADC_设计

收稿日期:2023-01-10 作 者 简 介:戴 澜( 1 9 7 5 — ),男 ,湖 南 邵 阳 人 ,博 士 ,教 授 , 主要研究方向为集成电路设计; 王钰宁(1998—),女,河北保定人,硕士研究生,主要研 究方向为集成电路设计。
状态时,M5、M6 导通,将 Uin 传输给 Uout,此时 Cb 不
在和电源以及地相接,传输门 TG2 导通,电容下极板
与 Uin 相接,其电压值为 Uin。其上极板电压被提高到
Uin+UDD,并且与 M5 的栅极相连接,因此 M5 的栅源电 压始终保持在 Uin+UDD,其导通电阻始终保持不变,传 输的精度得到了保证。
设计成了 C-2C 的串并联模式,可以将其单位电容的 大小降为 1/2,从而减小了整个电容阵列的面积。其 次将最高位电容利用开关隔离开,因为高位大电容翻 转会消耗很多的能量,所以在其完成翻转比较之后, 将其隔离开,可以减小消耗的能量。对本文的算法做 出了改善,大大降低了电容阵列翻转消耗的能量。针 对 ADC 的精度做出了以下调整,采用了栅压自举开关, 对其非理想因素进行改善,使栅压自举开关能很好地 跟随输入的信号。 1.2 电容阵列的算法
j=j+1
否 Sn0=gnd
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2023 年 2 月 25 日第 40 卷第 4 期
Tele Vol.40 No.4
M2
M3
Cn
M10
Cb C
Abstract: In this paper, a 10 bit, 1MS/s low-power SAR ADC is designed, which improves the algorithm of capacitor array, adds high-position isolation switch, and improves the circuit of gate-voltage bootstrap switch. The circuit is implemented in SMIC 55 nm CMOS process. The operating voltage is 1.2 V. When the sampling frequency is 1 MHz and the input signal frequency is 16.601 kHz, the Effective Number of Bits(ENOB) is 9.82 bit, SNR is 60.91 dB, and SFDR is 72.92 dB. The average power consumption is 1.38 μW, the optimal value is 1.34 fJ/convertion-step.
模拟 数字 转换 电路 工程 设计 ad da

模拟数字转换电路工程设计 ad da文章标题:模拟数字转换电路工程设计及应用一、引言模拟数字转换(AD-DA)电路在现代电子技术中扮演着重要的角色。
它能够将模拟信号转换为数字信号,或者将数字信号转换为模拟信号。
本文将深入探讨AD-DA电路的工程设计及应用,以及对其在电子领域中的重要性和影响。
二、AD-DA电路的原理介绍AD-DA电路是指模拟数字转换器(ADC)和数字模拟转换器(DAC)。
ADC能够将模拟信号转换为数字信号,而DAC则能够将数字信号转换为模拟信号。
它们在数字信号处理、通信系统、音频处理、测量和控制系统等领域中得到广泛应用。
AD-DA电路的设计需要考虑到信号精度、速度、功耗和成本等因素,因此工程设计非常重要。
三、AD-DA电路的工程设计1. 信号采集与处理:在AD-DA电路设计中,信号采集是至关重要的环节。
需要考虑到模拟信号的采样频率、采样精度和信噪比等参数,以确保采集到的数据具有足够的准确性和稳定性。
对于数字信号的处理也需要注意数据的压缩、滤波和编码等技术。
2. 电路设计与集成:AD-DA电路的设计需要考虑到模拟和数字信号的转换精度和速度,因此需要合理选择集成电路和模拟电路的设计方案。
功耗和面积也是需要考虑的因素,特别是在移动设备和无线通信系统中。
3. 抗干扰与稳定性:在工程设计中,需要考虑到电路的抗干扰能力和稳定性,以保证在复杂的电磁环境中能够正常运行。
地线和供电的设计也需要特别注意,以减少电路中的噪声和干扰。
4. 应用领域需求:不同的应用领域对AD-DA电路的产品需求也各不相同,在工程设计中需要考虑到具体的应用场景和功能需求,以满足用户的实际需求。
四、AD-DA电路的应用1. 通信系统:在数字通信系统中,AD-DA电路能够完成模拟信号和数字信号之间的转换,包括模拟信号的采集、数字信号的调制和解调等功能。
它在无线通信、光纤通信和卫星通信等领域中得到广泛应用。
2. 音频处理:在音频处理设备中,AD-DA电路能够完成音频信号的采集、处理和输出,包括音频的采样、编解码、音频放大和混音等功能,广泛应用于音频采集卡、数字音频播放器和音频混音台等设备中。
高性能模数转换器设计

高性能模数转换器设计现代通信、计算机和控制技术中,数字信号处理系统已成为不可或缺的一部分。
而数字信号处理涉及到高速数据的数字化、处理、传输和输出,其中模数转换器(ADC)是最关键的设备之一。
ADC主要功能是将模拟信号转换为数字信号,其准确性和速度是数字信号处理系统的核心指标之一。
本文将介绍高性能模数转换器的设计方法和关键技术。
一、模数转换器介绍模数转换器是将模拟信号转换为数字信号的电子设备,其主要可以分为以下几类:1.积分型模数转换器:基本架构包含一个积分电路,该电路将模拟输入信号积分后转换为模拟电平,然后通过一个比较器,将其转换为数字输出。
2.逐次逼近型模数转换器:基本架构包含一组二进制单比较器和一个逐次逼近数字量级电路,通过比较器的二进制比较将输入模拟信号分为不同电平区间,最终逼近输入数字信号的真实值。
3.闪存型模数转换器:基本架构包含一组2^n个比较器,其中n为ADC的比特数,可在短时间内完成对不同电平区间的比较,实现时间快速转换。
二、高性能模数转换器设计关键技术高性能模数转换器应具有高速、高分辨率、低失配和低功耗等特点。
下文将详细介绍高性能ADC的设计关键技术。
1.采样保持电路设计ADC的输入信号在进行转换之前需要进行采样保持处理,即将输入模拟信号保持一段时间并进行采样以获得其输出电平。
采样保持电路通常采用采样电容或开关电容等方式实现。
采样保持电路应满足高保真、高带宽等要求,同时还应考虑输入电容、开关电容等参数,在设计中需综合考虑各方面因素。
2.比较器设计比较器是ADC最为核心的模块之一,其精度、功耗和速度是ADC关键指标之一。
比较器主要包括前级放大器、比较器和后级反馈增益等部分。
在设计时应考虑误差源、干扰和延迟等因素,采用低功耗设计、校准技术、噪声滤波和降噪等手段实现。
3.数字电路设计数字电路是ADC的另一个重要部分,主要包括采样保持电路、编码器、计数器和时钟电路等。
数字电路设计需要考虑时钟精度、抖动、功耗、归零电路和进位延迟等因素,通过合理的电路设计、时钟同步和抖动校准等技术实现高性能ADC设计。
超低功耗10bit逐次逼近模数转换器

超低功耗10bit逐次逼近模数转换器金星;朱从义;马文龙;张耀辉【期刊名称】《微计算机信息》【年(卷),期】2010(026)035【摘要】本文研究设计了一种基于CMOS 0.18um工艺下的30uw超低功耗10 bit逐次逼近模数转换器((SAR ADC).本结构为在1.2V低电源电压条件下使用全差分结构,使用1V作为参考电平,经前仿SNR有55.8dB.两个完全对称的电容阵列接入带自校准的比较器,比较器再接入存储器中.为了提高逐次逼近模数转换器的精度、匹配度以及减小整个电容面积,电容阵列采用了与以往传统结构不同的分级电容的方式,所有单元电容都使用相同大小样式的电容.芯片采用Chartered 0.18um工艺实现,并对芯片进行了测试.【总页数】3页(P177-179)【作者】金星;朱从义;马文龙;张耀辉【作者单位】215125,江苏,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所;215125,江苏,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所;215125,江苏,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所;215125,江苏,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所【正文语种】中文【中图分类】T【相关文献】1.10Bit 50Ms/s流水线结构模数转换器的仿真分析及设计 [J], 陈岚;刘瑛;万国春2.用于DTMB接收机的10bit,40MS/s,72dB SFDR流水线模数转换器 [J], 殷秀梅;魏琦;杨斌;杨华中3.一种10bit 50MS/s低功耗流水线模数转换器 [J], 周文君;张科;李文宏4.10bit 20MS/s流水线模数转换器设计 [J], 卫宝跃;周玉梅;范军;胡晓宇;陈利杰5.1.8V 10bit 40MS/s的流水线模数转换器 [J], 谭晓;郭桂良;杜占坤;阎跃鹏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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舵 ?
1i  ̄t b 9
M SB
1 / 8
11 2 /0 4 bt i O
LSB
数 增 长 , 本 也 急剧 地 增 加 。 因此 , 成 在选 择使 用 温度计 码结 构位 数和 版 图面积上存 在 一
该 结构 的特点 是速 度快 ,但对 电阻的 匹配与 温 度 特性 要求很 高 。假设 图 1 是一个 1 位 D C, 大 0 A 最 输 出 为 2mV 当输 入 码字 是 0 l 11 111时 , 。 ,1 ,1 ,1 输 出电压是 09 9 。 . 9 mV 当输入 码字 跳变 为 100 0 0 ,0 ,0 ,
中。
关键 字 : 字模 拟转换 器 ; 数 温度 计码 ; 电阻 匹配; 图 版
De i n a d S m u a i n o O b tDi i l t - sg n i l t fa l - i o g t - o An l g a ao
Co v r e t g -Pr c so nd Lo n e t r wih Hi h e ii n a w-Co t s
A s at Wi e ee p n c nlg, i - rc i ii la  ̄ g o vr r d l D C)h s en bt c: t t vl met f Ct h o y hg pei o dg a— n o n et ue( A r hh d o oI e o h sn t c e mo a e b
所示I 。 l
2 分 段 阶梯 结构 D C A
分段 阶梯 结 构 的 D C是 R 2 A 一R
结构与 2R结构的结合 ,是经常采 n
用 的一 种 D C结 构 。分 段 阶梯 D C A A
的示 意 图如 图 2所 示 。
分 段 阶梯 结 构 中 的关 键 是 决 定
n
圈 1 一 R 木 形 挚 构 R 2 i 自
一
个高精度 ◆ 低成本 1 O位 数字模拟转换曩的设计与实现
马烨 , 李斌
( 南理工大学 电子与信 息学院 , 东 广州 5 04 ) 华 广 16 0
摘要: 随着集成技术的 日益发展 , 高精度的数字模拟信号转换器模块 ( A ) D C 已经是许多芯片中不可或
缺 的模块 。影 响数模 转换精度 关键 的 因素之 一是 电 阻的 匹配程度 。本 文详 细地描 述和 实现 了一个采 用 U C 03 “m工艺 的 高精度 、 M .5 低成 本 的 1 位 DC的设 计 电路 , 电路 对 电阻 匹配 系数要 求 与 7 D C 0 A 该 位 A
2 R
哪 几 位 采 用 温 度 计 码 (hr me r temo t e
cd ) 最大程度地 降低脉冲尖 峰对 oe ,
D C的影 响刚。很 明显 , 用温 度计 A 使 码结 构 的位 数越 多 ,对 尖 峰脉 冲 的 抑 制效 果更 好 。但 是 采 用 的温 度 计 码结 构 位 数越 多 ,电阻个 数 会 以指
h t n ., A A Irj m பைடு நூலகம், t- r l } ^A A A 、 ' % ̄ y
I H巾 国集成 电 路 …
■ Chn tg ae rut iaI e rtdCi i n c
甜 .
一 ’。
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1 引 言
加 导致 了成 本上 升 ,并 且这 种 D C响 应速 度很 慢 。 A
tc n l g d t ep e iin o ely u sd c e s d b me , e u t g i o c s. i al , et mp r t ee e t e h oo a r cso ft a o ti e r a e y8 t s r s li lw o t F n ly t e e aur fc y n h h i n n h
00 时 , 输 出 电 压 是 1m 0 V, 此 时 MS ( s B mot
个折 中。 从仿真的结果得出, 在该 1 位 D C中采用 0 A
3位 的温度 计码 能 有效 地抑 制脉 冲 尖峰 对性 能 的影
响 ( 图 3 ,图中曲线族是不 同工艺角的仿真结 如 ) 果。 图中可以看出分割位数取 3 从 的时候 , 尖峰脉冲
o ely u rh r e r a e y t ep o e y u f h AC T et s n s l h w t a es o eo e D nt o ts u te ce sdb rp ra o t eD h a if d h l ot . h t gr u t s o t h c p f h NL e i e s h t t i 0 2 + . n h to e I s一 . - 0 6T e p o o e s一 . ~ 0 2 a d t a f h NL i 0 6 + . .h r p s d DAC h s b e u c sf l p l d i e c mme ca t a e n s c e s l a pi t o u y e nh r il
低 。但是 随着 D C位数 的增 加 , 片 面积也 急剧 增 A 芯
看出, 右边 的 R 2 一 R结构产生 18 2 级的模拟输出 , 左
边的分割结构控制着八个 18 2 级模拟输出。左边的
三位分割结构 由一个 3 8 — 解码器控制 ( 如图 4 , ) 其
设 计
巾 国 集 成 电 路
M A Ye ,LIBi n
(c ol f l t nca dIfr t nE g er g S uhC iaU iesy S h o o e r i n oma o ni e n , o t hn nvri E co n i n i t
o e h o g , u n zo 6 0 G a g o g C ia f c n l y G agh u5 0 4 , u n d n , hn ) T o 1
的要求相 同, 对工艺、 图精度 的要求降低 了 8 , 版 倍 在相 同精度要 求下有效减 小了版 图面积 , 降低 了设
计难度和生产成本。 最后在版 图上采用新颖的排列方式, 进一步降低 了温度等 因素的影响。 本文设计的 DC的精度为 DL范围在 一 . ~ 0 2IL A N 02 + . ,N 范围在 一 . ~ 0 6 06 + . 。该模块 已经成功应用在某些驱动芯片
对于 l 位的 D C需要 20 0 A 1 个电阻,因此该结构 的
A 随着信息时代的飞速发展 ,日 益精确的信息处 设 计 只适 用 于低位 数 的 D C。 本 文采用 一种 分段 阶梯 的 电阻 网络 架构 设计 一 理 芯 片对 数模 , 数转 化 器 ( A /D 精 度 提 出 模 D CA C) 0位 D C, 效 地避 免 了两 者 的短 处 , A 有 同 越来越高的要求 , 高精度 、 低成本 的数模 / 模数转换 个 高精 度 1 器的设计 面临着严峻的挑战 。本文 研究一种提高 时在版图设计上采用新颖的排列 ,从而使电阻匹配 A 降低 了芯 片 的设 D C转换精度 的方法 , A 并通过新颖 的电路和版图结 系 数要求 与 7位 D C的要 求相 同 , 计难度与生产成本 。 构 , 计 了一个 高精度 、 设 严格 单调 的数模 转换 器 。 传 统 D C有两 种 典 型 的架 构 : 一R 阶梯 式 结 A R2 构 和 2 R结 构 。传统 的 R 2 A D R结 构如 图 1 n 一 RL D E
与版 图面积 达 到一个 最理想 的折 中。
s nfat i) l 偏 置 电源 , 它位 开 关都 接 地 。 i icnbt b0接 gi 其 如果 b 0 有 00 1 l位 . 0 mV的误 差将 导致 D AC输 出 曲 线 的 非 线 性 , 即 MS 位 电 阻 偏 差 必 须 保 证 在 B 00 11 .%以 内 ,才 能 保证 D C的单 调性 。这 . / :01 0 A 样 , 于高位 数 的 D C将 给版 图 以及 工 艺制程 提 出 对 A
因此, 本文设计的 D C高三位采用温度计码结 A
构 , 7位 采用 R 2 阶梯 结 构 。该 D C总共 包 括 低 一R A 12 模 拟输 出级 , 用 三位温 度 计码 的分割 结 构 04个 采 将其 分割 成 了八 个 18 的模 拟输 出 。从 图 2可 以 2级
非常高的要求 。 2R阶梯结构非常简单 ,对电阻匹配要求也很 n
C hi na n e gr e d C icui It at r t
表 1温 度 计 码 解 码 器 真 值 表
鬻搬
Bi 7 BI 8 Bi A B C D E F G t t t9 0
1 0
0
0 1
0
0 0
moo h p . trc i s
Ke r y wo ds: DAC;he mo t rc d r ssa c th n ;a o t t r mee o e;e it e mac i g ly u n
基金项 目: 国家 自然科 学基金 2 1 00年面上项 目 ( 目批准号: 07 06 项 6962 )
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1
1
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0 0 0 1 1 1 1
d gtl a a o o v re h e itn e ma c i g d ge . I h sp p r a 1 一 i DAC w t ih p e i o n ii - n lg c n e tri t e r ssa c th n e e a s n t i a e , 0 b t ih h g — r cs n a d i lw— o t sd s n d a d i lme t db .5 m r c s h oo y T er q i me t o e mac i gc e ce t o c s e i e n i g mp e n e y0 3 po e s e n lg . h ur t c e e n r h t h n o f in f t i o e rssa c n t i cr u t st es me w t a f h - i D f e i n e i h s i i i h a i t t e 7 b t AC, wh c a st e r q i me t f e p o e s h t t c h h ot ih me e u r n h e n r c s ot h