adc研究背景以及国内外研究现状

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1、ADC研究背景以及国内外研究现状1研究背景12国内外ADC的研究现状及意义21研究背景近年来，随着计算机和微电子技术的高速发展，使系统级芯片（SOC）成为当前CMOS技术的一个发展潮流，明显的特征就是数字信号处理（DSP）技术已经广泛地应用于军事、民用领域的各个方面。数字技术也借此机会得到了飞速发展，各技术领域的数字化程度不断加深。虽然目前在信号传输和信号处理领域，大都采用数字系统进行信号处理。但是，我们生活的自然界却是一个连续的模拟环境，来自于自然界的信号及我们感知外接的方式都是模拟的，并不能用数字信号0和1的

2、简单积累来等同。而且处理后的数字信号往往还要再转换为模拟信号，以实现系统对外界的控制。因此在模拟世界和数字世界系统之间，必然要存在转换接口。模数转换器（ADC）就是连接模拟和数字世界的接口电路，在这种处理方法中占据着十分重要的地位，甚至影响到了数字信号处理技术的应用和推广。此外，作为IC设计主流的CMOS技术的不断发展带来了越来越明显的速度、功耗和成本优势，特别是SOC技术、数模混合IC设计技术的出现，更是把ADC的设计重新推到了设计的重要地位。因此，ADC的发展就成为了系统级芯片发展的瓶颈。随着高速信号处理应用

3、的需求不断增加，ADC也必须向着高速度、高精度方向发展，以此满足高分辨率图像、无线通信等领域的要求。而采用CMOS技术的ADC设计正是这一发展方向的主要趋势。随着半导体技术的日益发展以及通信和多媒体市场的快速增长，数字信号处理技术相对于传统的模拟技术具有抗干扰能力和稳定性强、电路结构简单、设计方便、集成度高以及灵活性和可移植性的特点日益突出，并开始广泛应用于各个领域。而混合信号集成的设计也出现了一些新的趋势：模拟技术数字化。模数（A/D）和数模（D/A）转换器等模拟电路的速度随数字电路的速度的提高而相应提高，成本

4、和性能要求混合信号系统集成在单一芯片上。近20年，由于深亚微米集成技术的日趋成熟，促使ADC发生了从分立实现到单片集成的革命。早期用分立元件实现的ADC，不仅成本高、而且体积和功耗也大的惊人。单片集成ADC的各方面性能都远远超过了它的前辈，随着数字技术的发展，ADC主要的应用领域不断拓宽，广泛应用于多媒体、通讯、自动化、仪器仪表等领域，同时ADC也有了长足的进步和发展。现在人们对ADC的性能要求越来越高，技术难度也越来越大，但是对ADC的研究开发也越来越活跃，不断将产品向高性能推进。2国内外ADC的研究现状及意义

5、随着更先进的CMOS工艺不断应用于数字电路，精度越来越高的高速模数转换器（ADC）广泛应用于数字视频和通讯系统中，除了需要满足精度和速度的要求外，也希望ADC的功耗尽可能低，芯片面积尽可能小。国外的ADC发展的方向主要就为：高速、低功耗、单片化、单电源低电压、CMOS工艺。在高性能方面：采用新型电路结构以及先进的制造技术，使得精度和分辨率进一步提高，如ADI公司的单片流水线ADC—AD9042（12位、41MSPS），AD9420（14位、10MSPS）。Flash单片ADC的性能也同样进一步提高，如SPT公司的

6、SPT7755（8位、750MSPS），SPT7766（8位、1GSPS）。在单电源、低功耗、低电压方面：采用CMOS、XFCB等先进工艺，低工作电压（3V/5V）以及电源休眠工作方式，解决了低电压、低功耗同高性能之间长期存在的矛盾，在同等性能条件下，功耗低至mW量级。这对航空及便携式产品非常重要。单一CMOS工艺方面：尝试从复杂、昂贵的专业工艺转向主流的CMOS工艺，同一种工艺同时生产ADC和相关的数字电路。处理混合信号方面：将ADC、DAC集成于同一芯片上，可同时处理模拟、数字信号，增强了芯片功能，减少了芯片

7、外围电路，使用起来更方便。考虑到流水线ADC速度快、精度高、功耗低和芯片面积小的优点，目前大多数的芯片中的ADC都是采样流水线结构。不过高速模数转换器通常需要消耗大量的芯片面积、功耗和设计时间，因此如何进一步地优化低功耗、高速、高精度流水线ADC也成为国际数模混合信号设计领域的研究热点。如今，普遍采用两种新技术来提高流水线ADC的性能。一种是时间交织技术，使多条流水线并行工作。通过采用这种技术，可大大提高转换速率，但并行的通道数不能太多，否则，会大大增加芯片面积和功耗，而且各个通路之间需要高度匹配，在工艺上很难实

8、现。SumanenL等人设计了一个具有4个并行通道的流水线ADC，采用0.5μmCMOS工艺实现。该ADC的采样率高达200MSPS，分辨率为10位。另一种新技术就是数字校准技术，其主要思想是将校准周期内测量到的误差存放在存储器中，然后在正常运算周期内，通过原始码寻址，得到校对码，再通过原始码和校对码的运算，得到最终的数字输出。这种技术可对模拟电路的失调不匹配以及非线性引