面向手持终端的系统芯片中ADC IP核的设计

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模数转换器(简称ADC)是模拟电路和数字电路的接口,是手持终端中不可缺少的组成部分。由于手持终端对便携式、高性能、低功耗、低成本等性能的要求,单片的ADC芯片越来越成为系统应用的瓶颈,将ADC及其它电路IP核集成在一起成为系统芯片已是大势所趋。ADC作为一个数模混合电路,在设计和制造上都是一个相当大的挑战,因此设计一个与数字工艺兼容的ADCIP核是实现ADC在系统芯片中集成的重点和关键。 本文设计了一种面向手持终端应用且能与数字电路工艺兼容的ADCIP核。采用Top-Down的设计方法,分别进行了系统设计、电路模块设计、总体设计与参数模拟仿真和物理版图设计。在分析GMSK信号采样和触摸屏信号采样等两个具体的应用基础上,根据手持终端系统对信号采样的特点和要求,设计了ADCIP核的系统结构,并确定了系统的各项性能指标。重点优化设计与实现了各个电路模块,不但保证了电路的性能,而且有效地减小了芯片面积。采用锁存器型比较器结构有效地提高了比较器的响应速度,在锯齿波电路中,设计了独特的参数配置分级加权的恒流源电路结构,通过改变锯齿波频率,实现了采样频率和转换精度的参数可配置,同时也大大地减小了ADC的版图面积。本文采用先进的数模混合仿真方法,对各项性能指标进行了具体的模拟和分析,并最终实现了一个参数可配置的ADCIP核,论文还就ADCIP核的调用进行了阐述。文中所使用的模型参数和物理规则均按照TSMC0.25umMPW工艺进行。 本ADCIP核模拟部分的版图面积仅8088.39um2,转换精度可实现1-12位可调(60MHz工作时钟),采样频率13.09KHz-19.1MHz可调,8位转换精度时,无杂散动态范围为65.429DB,微分非线性为0.5LSB,各项性能指标均能很好地满足设计要求。
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