面向WSN節(jié)點(diǎn)的12位SAR ADC的研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種近年來(lái)發(fā)展迅速的新型網(wǎng)絡(luò)，它可以動(dòng)態(tài)感知現(xiàn)實(shí)世界的信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控周邊環(huán)境，因此得到了廣泛的應(yīng)用。傳感器節(jié)點(diǎn)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。由于節(jié)點(diǎn)自身硬件的限制和應(yīng)用的需求，節(jié)點(diǎn)的電路設(shè)計(jì)需要充分考慮無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。而模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)是節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)的重要組成部分，決定了節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)范圍和性能指標(biāo)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的電子元件。而在諸多的ADC當(dāng)中，逐次比較型ADC以其低功耗、低成本、高性能、小尺寸等諸多

2、優(yōu)點(diǎn)在集成電路上得到了廣泛應(yīng)用。逐次比較型ADC非常適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電路。
　　本文通過(guò)對(duì)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了一款12位精度的高速高精度逐次比較型轉(zhuǎn)換器。該電路的電源電壓是3V，信號(hào)的輸入范圍是0～1.15V，精度是12位，采樣速度是1Msps。該ADC主要由電荷定標(biāo)型DAC、多級(jí)比較器、寄存器、數(shù)字信號(hào)控制模塊組成。
　　首先，本文12位逐次比較型轉(zhuǎn)換器中的DAC模塊為電荷定標(biāo)型，采用的是并行電容結(jié)構(gòu)，

3、利用電容通過(guò)電荷再分配完成二進(jìn)制搜索算法，并將采樣保持電路融入到電容縮放型DAC電路中，這樣的設(shè)計(jì)減少了電容的用量，減小了設(shè)計(jì)板塊面積的同時(shí)減小電路損耗。其次，在比較器模塊中通過(guò)采用級(jí)聯(lián)的前置放大器、鎖存器加自偏置差分放大器結(jié)構(gòu)的高速比較器，同結(jié)合消失調(diào)技術(shù)的三級(jí)運(yùn)放加鎖存器結(jié)構(gòu)的比較器進(jìn)行仿真比較最終說(shuō)明了三級(jí)運(yùn)放加鎖存器結(jié)構(gòu)提升了整體設(shè)計(jì)的速度精度與功耗。實(shí)現(xiàn)了20MHz時(shí)鐘下100uv輸入電壓的分辨率。再次，在數(shù)字電路設(shè)計(jì)當(dāng)中，通

4、過(guò)主從D觸發(fā)器陣列同移位寄存器產(chǎn)生逐次逼近寄存邏輯;并將一個(gè)格雷碼編碼的16位計(jì)數(shù)器同基本門器件搭建成一電路，該電路產(chǎn)生整個(gè)ADC的控制信號(hào)。
　　本文采用BCD0.18umCOMS工藝，對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并利用Cadence Spectre仿真器對(duì)各組成部分進(jìn)行了靜態(tài)仿真。仿真結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的12位逐次比較型ADC轉(zhuǎn)換速度快，精度高，功耗低，面積小;其特點(diǎn)非常適合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，能為傳感器節(jié)點(diǎn)提供高效穩(wěn)定