《高速高精度電荷式流水線ADC的轉換誤差校準方法研究》是依託西安交通大學，由張鴻擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高速高精度電荷式流水線ADC的轉換誤差校準方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張鴻
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基於斗鏈式器件（BBD）的電荷式流水線模數轉換器（ADC）是一種新型的無運放A/D轉換技術，開闢了低功耗流水線ADC實現的新途徑。然而，這種新型ADC的轉換精度受到柵自舉BBD電荷傳輸非線性和各子級電容失配所引起轉換誤差的限制，難以滿足新一代寬頻通信和雷達等系統的需求。本項目在國家自然科學基金青年基金對電荷式流水線ADC共模電荷誤差校準的研究基礎上，進一步深入研究電荷式流水線ADC轉換誤差的校準方法。在對BBD非線性數學建模的基礎上，擬分別採用前饋預失真法和數字補償法校準BBD非線性引起的轉換誤差；針對各子級電容失配引起的轉換誤差，擬分別探索基於二分搜尋的數模混合校準和純數字校準方法。在對比各種方法有效性、收斂性和電路開銷的基礎上，研究確定兩類誤差校準相結合的總體誤差校準方法和電路結構。各種方法的理論分析和推導已初步完成，項目結束時預期在電荷式流水線ADC的轉換誤差校準方面達到國際水平。
結題摘要
本項目對斗鏈式電荷傳輸器件（BBD）的非線性以及電荷式流水線模數轉換器（ADC）中數模轉換器（DAC）的差模電荷誤差的產生機制和變化規律進行了深入的理論分析。在此基礎上，對電荷式流水線ADC中的轉換誤差校準方法開展了深入的研究。ADC中各子級DAC的電容失配將造成級內權電荷失配或相鄰兩級的權電荷比例失配，而各級的權電荷等於單元電容與基準電壓之積，因此本項目通過調整基準電壓來補償電容失配。基於這一思路，本項目用一種基於二分搜尋的誤差校準方法來校準電容失配引起的差模電荷誤差。BBD電荷傳輸的非線性用前饋預失真的方法來校準。兩種校準電路通過DAC電壓相加的形式進行合併。整個校準算法基於一個嵌入式的微處理器來執行。在本項目研究成果的基礎上，項目組及協作單位設計了一款250MSPS、16位的電荷式流水線ADC晶片，並完成了流片測試，功耗僅為500mW。在BBD電荷傳輸單元的基礎上，本項目還提出了一種利用BBD進行餘量傳輸的流水線逐次逼近（pipelined-SAR）ADC，可以進一步提高pipelined SAR ADC的功率效率。在基金的支持下，項目組還研究了超低功耗帶隙基準和低壓低功耗SAR ADC，取得的成果可在物聯網和植入式醫療電子等領域得到套用。 本項目的部分研究成果已經在IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems、 IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs和IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems、ASSCC、ISCAS、ESSCIRC等頂級期刊和會議上發表論文21 篇，獲得國家發明專利授權3項，參與著作一本。通過本項目的研究，先後培養了碩士畢業生6人，博士畢業生1人。
