高性能流水綫模數轉換器及其數字校準技術研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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賈華宇 著

圖書標籤:

• 模數轉換器
• 流水綫ADC
• 數字校準
• 高性能ADC
• 模擬電路
• 數字電路
• 信號處理
• 誤差校準
• 低功耗設計
• 集成電路設計

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560635965

版次：1

商品編碼：11708267

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-05-01

用紙：膠版紙

頁數：154

字數：199000

正文語種：中文

內容簡介

　　《高性能流水綫模數轉換器及其數字校準技術研究》根據流水綫模數轉換器（ADC）的原理和數字校準技術的新發展，係統地介紹瞭流水綫ADC中各個功能模塊的原理、分析與設計，內容包括流水綫ADC和數字校準技術的發展曆程；ADC的功能、分類、性能參數以及誤差模型；基於信號統計規律的數字校準算法；12位、40MS/s流水綫ADC的設計，基於權重的數字校準算法；14位、80MS/s流水綫ADC的設計；流水綫ADC的版圖設計；10位、��170MS/s��流水綫ADC的設計。��
　　《高性能流水綫模數轉換器及其數字校準技術研究》側重原理分析與工程設計，是模擬與數模混閤集成電路設計的參考書，可供集成電路設計相關領域的研究人員參考，也可供集成電路設計專業的研究生使用。

前言/序言

高性能流水綫模數轉換器及其數字校準技術研究 內容概要 本書深入探討瞭高性能流水綫模數轉換器（Pipeline ADC）的設計原理、關鍵技術以及配套的數字校準方法。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解如何設計和優化流水綫ADC，以滿足日益增長的高速、高精度數據采集需求，同時掌握如何利用數字校準技術剋服模擬電路固有的非理想性，實現更齣色的轉換性能。 第一章 緒論 本章首先介紹模數轉換器（ADC）在現代電子係統中的重要作用及其發展曆程，重點闡述瞭流水綫ADC作為中高速、高分辨率ADC主流架構的優勢所在。接著，詳細分析瞭影響流水綫ADC性能的關鍵參數，如采樣率、分辨率、信噪比（SNR）、無雜散響應比（SFDR）以及功耗等。同時，引齣瞭流水綫ADC設計中麵臨的主要挑戰，包括非理想運放、開關非理想性、元件失配等對轉換精度的影響。最後，概述瞭本書的研究內容和章節安排，明確本書的研究目標和預期貢獻，為後續章節的學習奠定基礎。 第二章 流水綫模數轉換器基本原理 本章將詳細講解流水綫ADC的基本工作原理。從最簡單的兩級流水綫ADC齣發，逐步介紹其多級級聯結構，分析每一級的功能，包括采樣、放大、減法和量化。深入剖析多位（multi-bit）和一位（1-bit）量化器的優缺點及其在不同設計場景下的適用性。詳細講解子模數轉換器（Sub-ADC）和數字後處理（Digital Post-processing）在整個流水綫ADC架構中的作用。通過分析理想情況下的轉換過程，為後續理解非理想性對性能的影響打下堅實基礎。 第三章 流水綫ADC的關鍵電路模塊設計 本章聚焦於流水綫ADC設計中的核心電路模塊。 運算放大器（Op-Amp）設計： 詳細探討瞭運放的設計要求，包括增益、帶寬、壓擺率、輸入失調電壓、輸齣擺幅以及功耗等。分析瞭不同類型運放拓撲結構（如摺疊式共源共柵、尾電流源式等）的特點及其適用性。重點講解瞭如何通過選擇閤適的器件、優化偏置電路以及補償技術來滿足流水綫ADC對運放的嚴苛要求。 采樣保持電路（Sample-and-Hold Amplifier, SHA）： 闡述瞭SHA在流水綫ADC中的作用，以及其麵臨的挑戰，如開關導通電阻、電荷注入、驅動能力不足以及時鍾饋通等。分析瞭不同的SHA架構，並提供瞭優化設計以減少非理想效應的策略。 低失配開關： 詳細討論瞭開關非理想性（如閾值電壓失配、導通電阻變化）對ADC精度的影響。介紹瞭采用CMOS開關、差分開關以及其他技術來減小失配和電荷注入的有效方法。 數字-模擬轉換器（DAC）設計： 分析瞭流水綫ADC中DAC（通常指殘餘電壓DAC）的設計，包括其精度要求以及如何減小失配和非綫性。 第四章 非理想性對流水綫ADC性能的影響 本章深入分析流水綫ADC設計中各種非理想因素對轉換精度的影響。 運放增益誤差和失調電壓： 詳細推導瞭運放有限增益和失調電壓如何導緻量化誤差，並分析瞭其對ADC整體綫性度和分辨率的影響。 元件匹配誤差： 討論瞭電阻、電容等元件的失配如何引入非綫性，特彆是對多位量化器和DAC的影響。 開關非理想性： 細緻分析瞭開關導通電阻、電荷注入以及時鍾饋通等對采樣精度和殘餘電壓的影響。 其他非理想效應： 探討瞭電源噪聲、時鍾抖動、交叉耦閤等對ADC性能的潛在影響。 第五章 數字校準技術概述 本章引入數字校準技術，作為剋服流水綫ADC非理想性的關鍵手段。 校準的必要性與優勢： 闡述瞭為何需要數字校準，以及數字校準相比於模擬校準的優勢，如更高的靈活性、更好的可重復性以及更低的硬件開銷。 校準的基本原理： 介紹瞭幾種常見的數字校準方法的基本思路，包括利用數字域對模擬電路的失配和非綫性進行補償。 校準流程： 概述瞭典型的數字校準流程，包括校準碼的生成、校準參數的計算以及校準後數據的轉換。 第六章 基於數字校準的流水綫ADC設計 本章詳細介紹幾種主流的數字校準技術在流水綫ADC中的具體應用。 固定斜率校準（Fixed-Slope Calibration）： 闡述瞭固定斜率校準的原理，如何通過測量不同輸入下的輸齣，並利用數字算法來估計並補償運放增益誤差。 動態校準（Dynamic Calibration）： 介紹動態校準技術，包括如何在綫地估計並補償元件失配和非綫性。重點講解瞭自校準（Self-Calibration）和盲校準（Blind Calibration）等方法。 多點校準（Multi-point Calibration）： 探討瞭如何利用多個校準點來更精確地描述並補償ADC的非綫性特性。 基於數字信號處理的校準： 介紹如何利用數字信號處理技術（如最小二乘法、濾波等）來提高校準的精度和魯棒性。 校準硬件要求： 分析瞭實現數字校準所需的附加硬件（如額外的ADC、DAC、存儲器等）以及如何最小化這些硬件的需求。 第七章 數字校準算法的實現與優化 本章側重於數字校準算法的具體實現細節和優化策略。 校準參數估計算法： 詳細介紹用於估計校準參數（如增益誤差、失調、非綫性係數）的算法，包括最小均方誤差（MMSE）、最大似然估計（MLE）等。 校準碼生成與應用： 講解如何生成用於校準的數字碼，以及如何將這些校準碼應用於實際的ADC輸齣數據上，實現性能的提升。 校準速度與功耗優化： 討論如何權衡校準精度、校準速度和功耗，以滿足不同應用場景的需求。 魯棒性與抗乾擾設計： 分析如何設計具有良好魯棒性的校準算法，使其能夠抵抗噪聲和工藝偏差的影響。 第八章 實際設計案例與仿真驗證 本章通過具體的實際設計案例，展示流水綫ADC及其數字校準技術的綜閤應用。 設計指標與架構選擇： 介紹一個具體的ADC設計目標（例如，某個通信標準或傳感器應用的采樣率和分辨率要求），並基於這些指標選擇閤適的流水綫ADC架構和校準策略。 電路級仿真： 利用專業EDA工具（如Cadence, Synopsys等）進行電路級仿真，驗證所設計的流水綫ADC在理想和非理想條件下的性能。 數字校準仿真： 對所設計的數字校準算法進行詳細的仿真驗證，展示校準前後的性能提升，包括SNR、SFDR、INL/DNL的改善。 版圖設計考慮： 簡要討論在版圖設計中需要考慮的關鍵因素，以減少匹配誤差和提高性能，例如器件的匹配、走綫規則等。 性能評估與討論： 對仿真結果進行詳細的分析和討論，總結設計中的經驗和教訓。 第九章 結論與展望 本章總結本書的研究成果，並對未來流水綫ADC及其數字校準技術的發展趨勢進行展望。 研究貢獻總結： 提煉本書在理論和實踐上的主要貢獻，強調所提齣的設計方法和校準技術在提升ADC性能方麵的價值。 麵臨的挑戰與未來研究方嚮： 討論當前流水綫ADC設計和數字校準技術仍然麵臨的挑戰，例如更低功耗、更高頻率、更復雜的非綫性補償等。 新興技術與應用前景： 展望未來可能齣現的新技術，如基於機器學習的自適應校準、更先進的量化器設計、以及在特定應用領域（如5G通信、醫療影像、物聯網等）的廣闊應用前景。 目標讀者 本書適用於電子工程、微電子學、集成電路設計等相關專業的本科生、研究生，以及從事高性能模數轉換器設計、驗證和應用的相關工程師和研究人員。閱讀本書需要具備一定的模擬電路和數字電路基礎知識。 本書特點 理論與實踐相結閤： 深入講解基本原理，同時結閤實際設計經驗和仿真驗證。 內容全麵深入： 涵蓋流水綫ADC設計、非理想性分析和數字校準技術的各個方麵。 校準技術係統性： 詳細介紹多種主流數字校準方法，並對其實現和優化進行瞭深入探討。 工程導嚮： 關注實際設計中的挑戰和解決方案，為讀者提供實用的工程指導。 結構清晰： 章節之間邏輯嚴謹，層層遞進，便於讀者理解和學習。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題讓我聯想到瞭一些我曾經讀過的關於集成電路設計和信號處理的經典書籍。當一個係統在性能上追求極緻的時候，往往需要對每一個環節進行精細的分析和優化，而“高性能”這個詞就暗示瞭作者在這方麵做瞭大量的深入研究。我猜測，書中可能會涉及到各種先進的電路拓撲、器件模型和版圖設計技巧，以及如何通過仿真工具來驗證這些設計的性能。另外，“流水綫”的結構本身就蘊含著時間上的並行處理，這對於提高采樣速度至關重要，但同時也可能帶來級間耦閤和延時纍積等問題。我非常期待瞭解作者是如何剋服這些挑戰，從而實現真正的“高性能”。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，我對“數字校準技術”這個部分尤為感興趣。眾所周知，任何模擬電路都不可避免地存在工藝偏差和環境變化帶來的誤差，ADC也不例外。如果一款高性能ADC僅僅依賴於完美的器件和設計，那它的魯棒性會非常差，成本也會極高。而數字校準技術，就像是給ADC裝上瞭一個“智能大腦”，能夠在電路工作時，通過數字信號的處理來補償這些模擬誤差，從而在復雜的實際環境中也能保持齣色的性能。我特彆想知道，書中會介紹哪些具體的校準算法？是基於模型的方法，還是自適應的方法？它們是如何在硬件上實現的？涉及到哪些數字信號處理的技巧？我設想，作者可能還會討論校準的速度、精度以及對ADC整體功耗的影響。總而言之，這一部分的內容，讓我看到瞭理論與實踐相結閤的魅力，也體會到現代電子係統為瞭追求極緻性能所付齣的努力。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，一本好的技術書籍，不僅僅要講解“是什麼”，更要解釋“為什麼”和“怎麼做”。這本書的標題，特彆是“數字校準技術”這幾個字，讓我對這本書的實用價值充滿瞭期待。我想象中，作者會詳細闡述在實際應用中，由於各種不可控因素導緻ADC性能下降的問題，然後提供一套切實可行的解決方案。這套解決方案，很可能包含瞭詳細的校準流程、算法的推導過程，甚至是具體的硬件實現建議。對於我而言，理解這些校準技術是如何通過數字域的補償來彌補模擬域的不足，本身就是一種思維上的提升。我希望這本書能讓我對“誤差管理”這一概念有更深刻的認識，並為我未來在相關領域的工作提供有價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當沉穩，一看就帶著學術研究的嚴謹氣息。雖然我本人在實際操作中接觸模數轉換器（ADC）的機會不多，更多的是在理論層麵理解其概念，但讀完這本書的目錄和序言，我能感受到作者在這方麵付齣瞭巨大的心血。尤其是“高性能”這個詞，立刻就吸引瞭我的注意，這錶明作者不僅僅是在探討ADC的基本原理，更是在深入研究如何將性能推嚮極緻，比如更高的采樣率、更低的噪聲、更小的失真等等，這些都是衡量ADC好壞的關鍵指標。而“流水綫”的結構，我也知道這是一種在速度和精度之間取得良好平衡的設計方式，在許多高性能應用中都非常常見。我尤其好奇的是，作者會如何詳細拆解流水綫ADC的每一級，分析每一級帶來的誤差和損耗，並提齣相應的優化方法。畢竟，高性能的背後往往是無數細節的打磨和精妙的設計。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的第一印象是，它似乎不僅僅是給那些已經深入瞭解ADC的專傢看的，也為那些希望在這個領域有所建樹的初學者提供瞭一個紮實的入門平颱。從目錄上看，它似乎從ADC的基本概念和原理開始講起，循序漸進地引入流水綫結構的設計思路，然後再深入到高性能的設計挑戰和數字校準技術的細節。這種層層遞進的結構，對於我這樣想要係統性學習的人來說，是非常友好的。我推測，書中可能會用大量的圖示和公式來清晰地解釋復雜的概念，並且會用一些具體的案例來印證理論的有效性。我尤其期待看到，作者是如何平衡理論的深度和內容的易懂性，讓讀者能夠真正掌握其中的精髓，而不是停留在模糊的認識層麵。