16bit 100MSPS流水線ADC中MDAC的設(shè)計(jì)的綜述報(bào)告

16bit100MSPS流水線ADC中MDAC的設(shè)計(jì)的綜述報(bào)告摘要：本文對于16Bit,100MSPS流水線ADC中MDAC（多級Delta-Sigma調(diào)制器）的設(shè)計(jì)進(jìn)行了綜述。首先介紹了MDAC的基本原理和流水線ADC的工作流程。然后闡述了MDAC中時鐘生成電路、響應(yīng)函數(shù)非線性問題、電容網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、校準(zhǔn)以及抖動相關(guān)問題等方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。最后，本文總結(jié)了MDAC設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)和未來的研究方向。1.簡介MDAC是數(shù)字信號處理中一種常見的模擬前端架構(gòu)。它的基本作用是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并交由數(shù)字信號處理器進(jìn)行處理。在ADC中，以流水線ADC為例，每個流水線級別處都需要一個MDAC來完成模擬信號的放大和采樣。2.MDAC的基本原理MDAC主要由兩部分組成：模擬前置放大器以及Delta-Sigma調(diào)制器。前置放大器的作用在于將模擬信號進(jìn)行放大，提高ADC的精度和靈敏度，同時也會增加ADC的噪聲。Delta-Sigma調(diào)制器將二進(jìn)制信號轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化。MDAC的工作原理是將前置放大器輸出的模擬電壓與當(dāng)前量化器輸出的數(shù)字電壓進(jìn)行比較，然后將兩個信號的差值作為調(diào)制器的輸入信號。調(diào)制器會根據(jù)比較結(jié)果輸出一個多比特流，該比特流經(jīng)過DAC（數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)化為一個模擬電壓。這個模擬電壓再與前置放大器輸出的信號進(jìn)行相加，得到新的模擬信號。因此，MDAC的設(shè)計(jì)需要考慮如下幾個方面：1）時鐘生成電路的設(shè)計(jì)；2）響應(yīng)函數(shù)的非線性問題；3）電容網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)；4）校準(zhǔn)問題；5）抖動相關(guān)問題。3.時鐘生成電路的設(shè)計(jì)時鐘生成電路是控制所有數(shù)字電路操作的核心，對MDAC的特性有著非常重要的影響。為了保證ADC的精度和速度，時鐘生成電路需要有一個高頻、低抖動（jitter）的時鐘信號。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以采用TCXO（溫度補(bǔ)償晶體振蕩器）等高精度時鐘源，并合理選擇時鐘分頻器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。4.響應(yīng)函數(shù)的非線性問題Delta-Sigma調(diào)制器的輸出信號會經(jīng)過一個低通濾波器，得到原始采樣率下的數(shù)字信號。而MDAC的響應(yīng)函數(shù)并不是線性的，這會導(dǎo)致ADC的采樣誤差。為解決這個問題，可以采用循環(huán)調(diào)整器（cyclicresolver）或重新設(shè)計(jì)布局以達(dá)到響應(yīng)函數(shù)的線性化。5.電容網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)電容網(wǎng)絡(luò)是影響ADC工作性能的一個重要因素，也是MDAC中設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一。電容網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)需要考慮其多項(xiàng)式補(bǔ)償和非線性度等問題。特別地，MDAC中會使用一些高精度、可調(diào)電容。這些電容需要在生產(chǎn)過程中進(jìn)行高精度的校準(zhǔn)。6.校準(zhǔn)問題由于ADC中各模塊的非線性問題，常常需要進(jìn)行校準(zhǔn)才能正確輸出數(shù)字信號。MDAC的校準(zhǔn)主要針對電容分配、電容多項(xiàng)式補(bǔ)償以及響應(yīng)函數(shù)線性化等問題。校準(zhǔn)可以通過硬件或者軟件實(shí)現(xiàn)。7.抖動相關(guān)問題為了保證ADC的高精度性能，抖動是需要被控制的。MDAC中存在各種抖動，如自然抖動、電子噪聲、時鐘抖動等。為了優(yōu)化ADC性能，需要對這些抖動進(jìn)行有效的控制和抑制。8.總結(jié)MDAC設(shè)計(jì)有很