应用于sar+mos带隙基准源设计.pdf

??????????????????????????????????? SAR ADC ? CMOS ???????????????????????????、уъ??????ウ???????????? 2014 ? 04 ?万方数据 A Dissertation Submitted for the Degree of Master Research and Design of CMOS Bandgap Reference Source for SAR ADC By Li Dewu Hefei University of Technology Hefei, Anhui, April, 2014 万方数据万方数据万方数据 I 致谢三年转眼过去了,研究生阶段也即将宣告结束,期间和项目组的伙伴们一起完成了SMIC 12bit 200M SMIC 65nm 10bit 2M SAR ADC的电路设计,除了自己不懈的学习和研究之外,这三款芯片的设计也凝聚了很多人的心血,在这里我诚挚的对所有帮助过我的人表示感谢。首先,衷心的感谢我的导师尹勇生老师,感谢他对我整个研究生阶段的学习及生活中的帮助,感谢他在项目中传授了我大量的工程经验,感谢他在我硕士论文上所给予的全方位的指导,尹老师在学术中、科研中以及生活中的作风都让我终生受益。感谢邓红辉和陈红梅两位老师在项目工作中对我的帮助,我完成的每个项目都离不开她们的支持与教导,感谢二位老师在我的小论文以及大论文的写作中给予的指导及帮助。感谢杜高明老师、张多利老师、王晓蕾老师、张溯老师、倪伟老师、宋宇鲲老师在学习上的指导。感谢林微老师、贾靖华老师、范月红、胡剑和木子一在生活上的帮助。感谢上一届的师兄管仙忠、常亮、权磊、杨鑫波、张明文给予我在项目中的支持。感谢一起努力奋斗过的14届伙伴们:张魏、章大伟、江向阳、李超、钟龙, 我们一起努力过、奋斗过、争吵过,我们是永远的好战友。感谢15届的师弟李沛骋、杨刚等,感谢他们在项目中的协作以及生活中的帮助。感谢我的父母和家人,我的一切都离不开你们的帮助,感谢你们永远坚定的支持着我,鼓励着我。最后感谢国家自然科学基金()和某部委十二五预研项目(No.*****010402)对本论文的资助。作者:李德伍 2014年4月1日万方数据 II 摘要随着数字通讯技术的不断发展,模数转换器作为连接模拟信号与数字信号之间的纽带,在集成电路产业中得到广泛应用。在众多结构的ADC中,SAR ADC 是采样率低于5MSPS的中高等分辨率的ADC首选结构。在SAR ADC的设计中, 一个高精度高性能的参考电压源的实现影响着其中数模转换器的性能,从而影响着整个ADC的精度。本文针对SAR ADC的性能要求,在详细分析CMOS带隙基准源的原理及非理想因素的前提下,设计了一种高性能的带隙基准电压源。整体电路采用了改进的带隙基准源架构,在核心电路的设计中,使用共源共栅电流镜提高了带隙基准源的电源抑制比,并通过改变电流放大倍数降低了运放失调对输出参考电压的影响。同时,文中设计了一种基于数字电路实现的启动电路,确保了输出电压可以在较短时间内稳定到其静态工作点。最后,本文根据数模转换器中参考电压的要求,给出了可配置电路的设计方案,为SAR ADC提供了一个稳定的输出参考电压,并提高了带隙基准源的驱动能力。,基于SMIC 65nm CMOS工艺对带隙基准源进行设计,采用Cadence公司的Spectre软件对电路进行仿真,结果表明,输出参考电压在-40~125℃的温度范围内的温度系数为6ppm/℃,在低频时的电源抑制比为 ,建立时间为234ns,,在电源电压波动10% ?时,。基准电压经过可配置电路后供给数模转换器,本文所设计的带隙基准源的性能指标完全可以满足SAR ADC的应用要求。关键词:SAR ADC;带隙基准源;温度系数;启动时间;电源抑制比万方数据 III ABSTRACT With the continuous development of digital communication technology, Analog to Digital Converter has been widely used in the integrated circuit industry as a connecting link between the analog and digital signal. SARADC is the preferred str