CMOS模:数转换器设计与仿真

CMOS模:数转换器设计与仿真
作 者: 张锋
出版社: 电子工业出版社
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作者简介

  张锋,博士,中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室研究员、硕士研究生导师,主要从事高速低功耗存储器和接口电路的研究工作,作为课题负责人主持了中科院知识创新工程、国家重大专项、863课题、国家重大研发项目等,在ASSCC、ISCAS等国际会议及期刊发表论文50余篇,出版专业论著2本,在半导体工艺、电路设计研究及产业化领域积累了丰富的经验和学术研究成果。

内容简介

在自然界中,人们能感受到的信号都是模拟量,如声音、风力、振动等。随着21世纪信息社会的到来,人们要对模拟信号进行精细化的数字处理。模数转换器承担着模拟数据获取与重构的重任,也自然成为模拟世界与数字世界的桥梁。目前,模数转换器广泛应用于语音处理、医疗监护、工业控制及宽带通信等领域中,是现代电子设备必不可少的电路模块。本书采取理论与设计实例相结合的方式,分章节介绍了模数转换器的基础知识,以及流水线型模数转换器、逐次逼近型模数转换器、Sigma-Delta模数转换器三大类结构。最后,还对重要的高速串行接口电路进行了分析讨论。

图书目录

第1章 模/数转换原理

1.1 采样原理

1.2 采样保持电路及跟踪保持电路

1.2.1 采样保持电路

1.2.2 特殊的性能参数

1.2.3 电容和开关的应用

1.2.4 跟踪保持电路

1.3 量化

1.3.1 线性度

1.3.2 量化误差

1.3.3 信号与噪声

第2章 模/数转换器基础

2.1 性能参数的定义

2.1.1 直流参数

2.1.2 交流特性

2.1.3 数字接口

2.1.4 功耗指标

2.1.5 抖动

2.2 模/数转换器的结构

2.2.1 流水线型模/数转换器

2.2.2 逐次逼近型模/数转换器

2.2.3 Sigma-Delta模/数转换器

第3章 流水线型模/数转换器

3.1 流水线型模/数转换器的工作原理

3.1.1 采样保持电路

3.1.2 减法放大电路

3.1.3 比较器电路

3.1.4 冗余校正

3.2 流水线型模/数转换器的非理想因素与误差源

3.2.1 噪声

3.2.2 静态误差

3.2.3 动态误差

3.3 流水线型模/数转换器电路设计实例

3.3.1 工作原理

3.3.2 模块电路设计

3.3.3 采样保持和减法放大共享的流水线型模/数转换器测试结果分析

3.4 参考文献

第4章 逐次逼近型模/数转换器

4.1 采样保持电路

4.2 电容式数/模转换器

4.2.1 电容式数/模转换器的基本结构

4.2.2 修调方案

4.2.3 电容式数/模转换器版图的实现

4.3 比较器

4.3.1 基本比较器的结构

4.3.2 版图的注意事项

4.3.3 噪声的注意事项

4.4 参考缓冲器

4.4.1 内部参考缓冲器

4.4.2 带片外电容的参考缓冲器

4.4.3 改进的参考方案

4.4.4 参考噪声

4.5 噪声估值

4.5.1 新型过采样法

4.5.2 电源所引起的噪声和失真

4.6 10位/1MHz逐次逼近型模/数转换器设计

4.7 参考文献

第5章 Sigma-Delta模/数转换器

5.1 Sigma-Delta模/数转换器的工作原理

5.1.1 Sigma-Delta调制器过采样

5.1.2 Sigma-Delta调制器噪声整形

5.1.3 Sigma-Delta模/数转换器中的数字抽取滤波器

5.1.4 Sigma-Delta调制器参数与性能指标

5.2 Sigma-Delta调制器的结构

5.2.1 低阶Sigma-Delta调制器的结构

5.2.2 单环高阶调制器的结构

5.2.3 级联低阶调制器的结构

5.2.4 多位量化Sigma-Delta调制器的结构

5.3 Sigma-Delta调制器非线性分析

5.3.1 Sigma-Delta调制器的积分器泄漏

5.3.2 Sigma-Delta调制器的电容失配

5.3.3 Sigma-Delta调制器的时钟采样误差

5.3.4 与放大器有关的建立误差分析

5.4 参考文献

第6章 单环Sigma-Delta调制器

6.1 单环Sigma-Delta调制器性能参数的选择

6.2 单环Sigma-Delta调制器的行为级仿真

6.2.1 单环Sigma-Delta调制器传递函数的行为级仿真

6.2.2 单环Sigma-Delta调制器电路参数的行为级仿真

6.3 单环Sigma-Delta调制器的开关电容电路实现

6.3.1 开关电容电路

6.3.2 采样电容

6.3.3 积分器

6.4 单环Sigma-Delta调制器的电路设计及仿真结果分析

6.4.1 积分器的设计与仿真

6.4.2 量化器的设计与仿真

6.4.3 分相时钟电路的设计与仿真

6.4.4 单环Sigma-Delta调制器的仿真

6.5 单环Sigma-Delta调制器的版图设计与实验结果

6.5.1 单环Sigma-Delta调制器的版图设计

6.5.2 单环Sigma-Delta调制器的实验结果

6.6 参考文献

第7章 多位量化Sigma-Delta调制器

7.1 多位量化Sigma-Delta调制器的结构

7.2 Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真

7.2.1 理想Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真

7.2.2 非理想Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真

7.3 Sigma-Delta调制器的电路实现

7.4 电路模块的设计

7.4.1 低功耗运算放大器

7.4.2 量化器

7.4.3 DWA电路

7.5 芯片实现与测试结果

7.6 参考文献

第8章 低功耗Sigma-Delta调制器

8.1 低功耗Sigma-Delta调制器电路

8.1.1 前馈Sigma-Delta调制器的结构

8.1.2 低功耗运算放大器

8.1.3 低功耗比较器

8.2 亚阈值反相器型Sigma-Delta调制器设计

8.2.1 电路原理

8.2.2 电路设计

8.2.3 电路测试结果

8.3 参考文献

第9章 高速串行接口电路

9.1 高速串行接口通信协议架构

9.1.1 发送器的常用结构

9.1.2 接收器的常用结构

9.2 高速串行接口性能评价标准

9.2.1 眼图

9.2.2 抖动

9.2.3 误码率

9.3 高速串行接口结构分析

9.4 5Gbit/s高速串行接口电路设计

9.4.1 高速串行接口发送端电路

9.4.2 高速串行接口接收端电路

9.5 5Gbit/s高速串行接口芯片测试

9.5.1 发送端测试

9.5.2 接收端测试

9.6 参考文献