1、功耗無疑已成為模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)考慮的核心問題.特別是在當(dāng)今眾多的視頻處理領(lǐng)域如CMOS圖像傳感器中,高速的實(shí)際應(yīng)用要求使得模數(shù)轉(zhuǎn)換器低功耗設(shè)計(jì)成為焦點(diǎn). 基于CMOS圖像傳感器中芯片級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器高速、低功耗的要求,本文剖析和比較了三種典型高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器功耗,以確定選取流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Pipelined ADC).接著從分析流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)誤差來源以及流水線各級(jí)精度要求入手,著重對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、MDAC、Sub-ADC、時(shí)鐘發(fā)生器

2、、數(shù)字糾錯(cuò)邏輯等五大模塊提出優(yōu)化方案. 整個(gè)設(shè)計(jì)以高速、低功耗為研究重心,通過在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上選取每級(jí)1.5位流水線結(jié)構(gòu)；在MDAC中采用高性能、低功耗增強(qiáng)型套筒運(yùn)算放大器和采樣電容縮減技術(shù)；在Sub-ADC中使用高速、低功耗動(dòng)態(tài)比較器以及新的Kickback噪聲消除技術(shù)；在時(shí)鐘控制上采用改進(jìn)型兩相不交疊時(shí)序,實(shí)現(xiàn)了適用于CMOS圖像傳感器芯片級(jí)信號(hào)處理的10位50MS/s Pipelined ADC. 為把握系統(tǒng)性能指標(biāo),

3、在Matlab Simulink中建立理想系統(tǒng)模型,并通過碼密度分析和FFT分析分別對(duì)理想模型和實(shí)際設(shè)計(jì)系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行比較.分析得出:所設(shè)計(jì)的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器在50M工作頻率下,微分非線性誤差小于0.2LSB,積分非線性誤差小于0.4LSB；信噪比、信噪失真比和無雜散動(dòng)態(tài)范圍分別為61.9dB、61.5dB和75.7dB,有效位數(shù)為9.93；并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)47.8mW的低功耗設(shè)計(jì). 本文的獨(dú)創(chuàng)性工作包括:1) 流水線每級(jí)分