应用于存内计算的模数转换器设计

作为信息转换接口,模数转换器已成为模拟电路不可或缺的部分,广泛用于通信等技术领域,存内计算的兴起,给模数转换器提供了新的应用场景。同时存内计算作为低功耗,高速度的处理单元,对模数转换器的功耗、精度、速度等提出了新的要求。利用Matlab对电路进行初步建模仿真,然后基于SMIC55nm CMOS工艺设计了一款10bit 50Ms/s的逐次逼近型模数转换器进行验证,仿真结果表明,该款ADC可以得到9.27bit有效位数（ENOB）,无杂散动态范围（SFDR）为70dB,功耗仅为0.56mw。     

一种精度可编程的低功耗SAR ADC

设计了一种精度可编程的低功耗逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。采用电阻电容混合结构的数模转换(DAC)阵列,通过对低位电阻阵列的编程控制,实现了12,0,8位的转换精度,对应不同的精度,电路支持1,5,10 MS/s的转换速率。采用一种改进的单调开关控制逻辑以降低功耗和面积,同时避免了原有单调开关逻辑存在信号馈通的缺点。根据不同的精度要求,对比较器所用预放大器的个数进行编程控制,进一步提高了ADC的功耗效率。电路基于0.18 μm的CMOS工艺设计,在1.8 V电源电压下,精度从高到低对应的功耗分别为0.56,0.48,0.42 mW;SNDR分别为73.2,61.3,48.2 dB;SFDR分别为96.3,84.6,62.8 dB。芯片内核面积仅为(0.6×0.9)mm²,适用于通用片上系统(SoC)。     

低功耗逐次逼近寄存器模数转换器综述

总结了低功耗逐次逼近寄存器模数转换器代表性技术及解决方案的最新研究进展。这些模数转换器采用的结构包括有采样开关信号泵升结构、电容阵列翻转结构、低功耗比较器结构等。从逐次逼近寄存器模数转换器各模块设计的角度,介绍了各种改进的新技术。介绍了预量化技术和旁路窗技术。这两种技术通过优化电路结构和增加辅助电路,实现模数转换器的低功耗。该综述为设计者了解新的低功耗逐次逼近型模数转换器研究提供了有益参考。     

一款12位5 kS/s逐次逼近型模数转换器的设计

提出了一种模拟域的前台校准技术,据此设计了一款12位精度的模数转换器(ADC)。芯片采用全定制叉指电容来实现电容阵列,并在TSMC 65nm工艺下进行了流片验证。芯片的内核面积仅为0.2 mm2,测试数据显示,在5kHz转换速率时信噪失真比(SNDR)为62dB,无杂散动态范围(SFDR)为76dB,在1.2V电源电压下功耗仅为112nW。     

用于SAR ADC的低开销电容开关时序设计

逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)中,数模转换器单元(DAC)是能耗和面积的主要来源之一。为了降低DAC的能耗和面积,提出了一种低开销电容开关时序,以此设计了DAC的结构,并进行逻辑实现。相比于传统型开关时序,该电容开关时序使得DAC的能耗降低了98.45%,面积减小了87.5%。基于该电容开关时序实现了一种12位SAR ADC。仿真结果表明,在1.2 V电源电压、100 kS/s采样速率的条件下,该ADC功耗为12.5 μW,有效位数为11.2位,无杂散动态范围为75.6 dB。     

一种二进制缩放重组电容加权SAR ADC

基于TSMC 180 nm CMOS工艺,设计了一款12位100 KS/s低功耗逐次逼近型模数转换器(SAR ADC).为克服高精度下比较器失调与参考电压抖动对SAR ADC性能的影响,采用二进制缩放重组的方法实现电容加权,提高了SAR ADC的性能.与传统冗余校准技术相比,在未增加额外的冗余电容的情况下实现了校准的功能,并且保证了输入信号的摆幅.另外,采用低功耗开关切换方式、动态比较器和动态SAR逻辑有效降低了功耗.仿真结果表明,在0.7 V电源电压下,采样率为100 KS/s时,SAR ADC的有效位数为11.79 bit,功耗只有0.95μW,FOM值仅2.68 fJ/conv.     

集成温度传感器的超高频无源电子标签芯片设计

提出了实现具有温度传感功能的RFID无源标签芯片电路设计思路,针对900MHz超高频EPC Class0协议,采用多电压设计思想提出电子标签结构及参考电路,包括射频前端接收电路、数字逻辑控制部分、温度传感及量化、存储器四部分.采用Chartered0.35μm CMOS工艺库仿真.芯片工作电流15.4μA(不包括存储器),温度量化采用一个低功耗8位逐次逼近模数转化器实现,输出温度量化误差在-10~120℃范围内为±2℃.     

应用于高速SAR ADC的高能效开关方案

介绍了一种应用于高速逐次逼近型模数转换器的新型高能效电容开关方案.基于2bit/cycle结构,采用两个分裂电容阵列作为数模转换器.通过单边充电操作,在减小电容阵列动态功耗和总面积的同时,提高了电容的建立速度.在最后一个量化周期中,只在电容阵列的单边引入共模电压基准,并只用一个比较器参与量化,在获得更高精度的同时,进一...     

应用于SAR ADC的高能效电容开关转换方案

针对逐次逼近型模数转换器,提出了一种新型高能效的电容开关转换方案。在前3个比较周期内,该新型电容开关不消耗转换功耗。从第4个比较周期开始,采用了拆分电容技术、单边双电平转换技术,使得一侧的电容只在2个参考电压Vcm与地之间进行切换,进一步节省了功耗。仿真结果表明,与传统电容阵列相比,该新型电容开关的转换功耗降低了99.23%,总电容面积减小了75%。微分非线性为0.162 LSB,积分非线性为0.163 LSB。     

一种应用于高精度SAR ADC校准的剪枝神经网络算法

介绍了一种基于剪枝神经网络的后台校准算法,能够对高精度单通道SAR ADC的电容失配、偏移、增益等多个非理想因素同时进行校准,有效提高SAR ADC的精度。本算法不仅可以达到全连接神经网络校准效果,而且同时对贡献小的权重进行剔除,降低了校准电路的资源消耗,加快了神经网络校准算法速度。仿真结果表明,信号频率接近奈奎斯特频率的情况下,对16 bit 5 MS/s的 SAR ADC进行校准,校准后ADC的有效位数从7.4 bit提高到15.6 bit,无杂散动态范围从46.8 dB提高到126.2 dB。     

A 10-bit 200-kS/s SAR ADC IP core for a touch screen SoC

Based on a 5 MSBs(most-significant-bits)-plus-5 LSBs(least-significant-bits) C-R hybrid D/A conversion and low-offset pseudo-differential comparison approach,with capacitor array axially symmetric layout topology and resistor string low gradient mismatch placement method,an 8-channel 10-bit 200-kS/s SAR ADC(successive-approximation -register analog-to-digital converter) IP core for a touch screen SoC(system-on-chip) is implemented in a 0.18μm 1P5M CMOS logic process.Design considerations for the touch sc...     

一种用于触摸屏SoC的10位200kS/s SAR ADC IP核

采用“5MSBs (Most-Significant-Bits) + 5LSBs (Least-Significant-Bits)”C-R混合式D/A转换方式以及低失调伪差分比较技术,结合电容阵列对称布局以及电阻梯低失配版图设计方法,基于0.18µm 1P5M CMOS Logic工艺,设计实现了一种用于触摸屏SoC (System-on-Chip)的8通道10位200kS/s逐次逼近型A/D转换器IP核。在1.8V电源电压下,测得的微分非线性误差和积分非线性误差分别为0.32LSB和0.81LSB。在采样频率为200kS/s,输入频率为91kHz时,测得的无杂散动态范围(SFDR: Spurious-Free Dynamic Range)和有效位数(ENOB: Effective-Number-of-Bits)分别为63.2dB和9.15bits,功耗仅为136µW。整个A/D转换器IP核的面积约为0.08mm2。设计结果显示该转换器满足触摸屏SoC的应用要求。     

逐次逼近（SAR）模数转换器进展

介绍了逐次逼近模数转换器（SAR－ADC）的原理结构和研究现状,主要对SAR－ADC 中的DAC、比较器、校准方法等主要模块进行了讨论。基于精度、速度、功耗的考虑,分别对SAR－ADC中的DAC结构进行分析比较,其多采用分段电容阵列或差分电容阵列。简述了比较器在功耗、速度、精度方面的结构调整。基于降低非理想效应,提高精度目的,对比分析了3种校准方法。为不同电路选择适当校准提供参考依据。最后总结了目前SAR－ADC的发展趋势。     

一种带校准的1.8V 1.1MS/s 96.1dB-SFDR的逐次逼近模数转换器

A power efficient 96.1 dB-SFDR successive approximation register(SAR) analog-to-digital converter (ADC) with digital calibration aimed at capacitor mismatch is presented.The prototype is fabricated in a 0.18μm CMOS.The charge redistribution(CR) design and an extra△∑modulator for capacitance measurement are employed. With a 1.1 MS/s sampling rate,the ADC achieves 70.8 dB SNDR and the power consumption is 2.1 mW.     

基于PLC和触摸屏的电梯群控系统设计

针对具体的二座四层群控电梯,描述了基于PLC和触摸屏的电梯群控的实现过程。针对单梯控制,主要叙述了电梯平层的处理,触摸屏控制和显示的结构和工程设计。在此基础上,给出了基于触摸屏、PLC、变频器的电梯群控的系统结构,叙述了群控电梯PLC组之间的通信设定、群控电梯平层的处理、电梯群控调度算法,并进行了不断优化。     

基于90nm CMOS工艺的一种10位低功耗SAR A/D转换器

Traditional and some recently reported low power,high speed and high resolution approaches for SAR A/D converters are discussed.Based on SMIC 65 nm CMOS technology,two typical low power methods reported in previous works are validated by circuit design and simulation.Design challenges and considerations for high speed SAR A/D converters are presented.Moreover,an R–C combination based method is also addressed and a 10-bit SAR A/D converter with this approach is implemented in SMIC 90 nm CMOS process.The DNL and INL are measured to be less than 0.31 LSB and 0.59 LSB respectively.With an input frequency of 420 kHz at 1 MS/s sampling rate, the SFDR and ENOB are measured to be 67.6 dB and 9.46 bits respectively,and the power dissipation is measured to be just 3.17 mW.     

A 10-bit low power SAR A/D converter based on 90 nm CMOS

Traditional and some recently reported low power, high speed and high resolution approaches for SAR A/D converters are discussed. Based on SMIC 65 nm CMOS technology, two typical low power methods reported in previous works are validated by circuit design and simulation. Design challenges and considerations for high speed SAR A/D converters are presented. Moreover, an R-C combination based method is also addressed and a 10-bit SAR A/D converter with this approach is implemented in SMIC 90 nm CMOS process. The DNL and INL are measured to be less than 0.31 LSB and 0.59 LSB respectively. With an input frequency of 420 kHz at 1 MS/s sampling rate, the SFDR and ENOB are measured to be 67.6 dB and 9.46 bits respectively, and the power dissipation is measured to be just 3.17 mW.     

基于触摸屏的太阳能热水器控制系统设计

在分析液晶触摸屏的工作原理基础上,分析触摸屏专用控制器RA8806的工作原理与控制方式。通过RA8806与单片机PIC16F877的接口设计,给出系统中触摸屏的显示画面,以及触摸控制的程序流程图,同时写出了具体程序。实践证明该设计方法完全能够满足实际应用的需要。     

载人航天器仪表系统红外触摸屏硬件电路设计

为了设计一种满足载人航天器仪表系统具体要求的触摸屏,研究了触摸屏的基本工作原理,选取红外式触摸屏技术应用到载人航天器仪表系统。结合载人航天器仪表系统对触摸屏的设计指标及环境适应性要求,设计了一种全新的结构简单、抗干扰能力强,能适应载人航天器工况的红外触摸屏的硬件电路,并简单介绍了相应的软件算法。对载人航天器仪表系统的显示器分辨率与触摸屏的分辨能力问题进行了研究并进行实验分析,结果表明所选器件能够实现载人航天器仪表系统触摸屏的分辨能力要求。     

低功耗SAR ADC的高性能比较器综述

目前逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)已经成为低功耗数模混合集成电路中模数转换器的首选架构,其中的核心模块—高性能比较器的功耗大小直接决定了SAR ADC的整体功耗。文章从低功耗SAR ADC系统出发,聚焦高性能低功耗电压域和时间域比较器的发展历程与最新研究进展,总结了通过优化SAR逻辑实现低功耗比较器的技术方法。该综述为数模混合电路设计者了解并掌握SAR ADC中高性能低功耗比较器技术提供有力参考。