醫(yī)學(xué)領(lǐng)域圖像傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計.pdf

1、隨著圖像傳感器在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用越來越多，高速高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域當中成為至關(guān)重要的技術(shù)。
　　 本文系統(tǒng)闡述了用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域圖像傳感器中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，詳細介紹模數(shù)轉(zhuǎn)換器的各種類型以及關(guān)鍵的電路模塊設(shè)計。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用UMC0.18um工藝，在Cadence環(huán)境下使用Spectre仿真器對所設(shè)計的11位50MHz模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行模擬仿真。完成了全差分增益提高運算放大器、帶有前置運放的高速動態(tài)比較器、自舉開關(guān)、采樣保持電路、精

2、確乘2電路、兩相不交疊時鐘產(chǎn)生電路及數(shù)字校正等電路模塊的設(shè)計。其中自舉開關(guān)電路減小電荷注入；而全差分增益提高運算放大器具有很大的增益帶寬積，因此縮短其建立時間，提高了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。運算放大器開環(huán)直流增益為87dB，開環(huán)單位增益帶寬為2.71GHz，相位裕度70度。頻率響應(yīng)閉環(huán)增益帶寬大于1GHz。其閉環(huán)階躍響應(yīng)建立時間為2.2ns。運放差分擺幅1V。而帶有前置運放的動態(tài)比較器，極大的提高比較器的工作頻率，減小比較器失調(diào)電壓，這對

3、ADC的精度提高有非常重要的作用。比較器最小精度為100uV，輸出響應(yīng)時間為1.5ns。
　　 本次設(shè)計主要從兩個方面來減小系統(tǒng)功耗：首先，采用采樣電容逐級遞減方法，逐級降低放大器指標；其次，采用電荷翻轉(zhuǎn)型采樣保持電路。并同時從兩方面提高精度：首先，通過時序改進和采用帶運放前置的高速動態(tài)比較器來減小比較器失調(diào)電壓；其次，采樣保持級采用自舉開關(guān)以減小信號失真。
　　 前端電路仿真完成后，采用UMC0.18um MM CMO