CMOS模/数转换器设计与仿真

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作者:
2019-05
版次: 1
ISBN: 9787121364112
定价: 68.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 252页
分类: 工程技术
  • 在自然界中,人们能感受到的信号都是模拟量,如声音、风力、振动等。随着21世纪信息社会的到来,人们要对模拟信号进行精细化的数字处理。模数转换器承担着模拟数据获取与重构的重任,也自然成为模拟世界与数字世界的桥梁。目前,模数转换器广泛应用于语音处理、医疗监护、工业控制及宽带通信等领域中,是现代电子设备必不可少的电路模块。本书采取理论与设计实例相结合的方式,分章节介绍了模数转换器的基础知识,以及流水线型模数转换器、逐次逼近型模数转换器、Sigma-Delta模数转换器三大类结构。最后,还对重要的高速串行接口电路进行了分析讨论。 张锋,博士,中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室研究员、硕士研究生导师,主要从事高速低功耗存储器和接口电路的研究工作,作为课题负责人主持了中科院知识创新工程、国家重大专项、863课题、国家重大研发项目等,在ASSCC、ISCAS等国际会议及期刊发表论文50余篇,出版专业论著2本,在半导体工艺、电路设计研究及产业化领域积累了丰富的经验和学术研究成果。 第1章  模/数转换原理 
    1.1  采样原理 
    1.2  采样保持电路及跟踪保持电路 
    1.2.1  采样保持电路 
    1.2.2  特殊的性能参数 
    1.2.3  电容和开关的应用 
    1.2.4  跟踪保持电路 
    1.3  量化 
    1.3.1  线性度 
    1.3.2  量化误差 
    1.3.3  信号与噪声 
    第2章  模/数转换器基础 
    2.1  性能参数的定义 
    2.1.1  直流参数 
    2.1.2  交流特性 
    2.1.3  数字接口 
    2.1.4  功耗指标 
    2.1.5  抖动 
    2.2  模/数转换器的结构 
    2.2.1  流水线型模/数转换器 
    2.2.2  逐次逼近型模/数转换器 
    2.2.3  Sigma-Delta模/数转换器 
    第3章  流水线型模/数转换器 
    3.1  流水线型模/数转换器的工作原理 
    3.1.1  采样保持电路 
    3.1.2  减法放大电路 
    3.1.3  比较器电路 
    3.1.4  冗余校正 
    3.2  流水线型模/数转换器的非理想因素与误差源 
    3.2.1  噪声 
    3.2.2  静态误差 
    3.2.3  动态误差 
    3.3  流水线型模/数转换器电路设计实例 
    3.3.1  工作原理 
    3.3.2  模块电路设计 
    3.3.3  采样保持和减法放大共享的流水线型模/数转换器测试结果分析
    3.4  参考文献 
    第4章  逐次逼近型模/数转换器 
    4.1 采样保持电路 
    4.2 电容式数/模转换器 
    4.2.1 电容式数/模转换器的基本结构 
    4.2.2 修调方案 
    4.2.3 电容式数/模转换器版图的实现 
    4.3  比较器 
    4.3.1  基本比较器的结构 
    4.3.2  版图的注意事项 
    4.3.3  噪声的注意事项 
    4.4  参考缓冲器 
    4.4.1  内部参考缓冲器 
    4.4.2  带片外电容的参考缓冲器 
    4.4.3  改进的参考方案 
    4.4.4  参考噪声 
    4.5  噪声估值 
    4.5.1  新型过采样法 
    4.5.2  电源所引起的噪声和失真 
    4.6  10位/1MHz逐次逼近型模/数转换器设计 
    4.7  参考文献 
    第5章  Sigma-Delta模/数转换器 
    5.1  Sigma-Delta模/数转换器的工作原理 
    5.1.1  Sigma-Delta调制器过采样 
    5.1.2  Sigma-Delta调制器噪声整形 
    5.1.3  Sigma-Delta模/数转换器中的数字抽取滤波器 
    5.1.4  Sigma-Delta调制器参数与性能指标 
    5.2  Sigma-Delta调制器的结构 
    5.2.1  低阶Sigma-Delta调制器的结构 
    5.2.2  单环高阶调制器的结构 
    5.2.3  级联低阶调制器的结构 
    5.2.4  多位量化Sigma-Delta调制器的结构 
    5.3  Sigma-Delta调制器非线性分析 
    5.3.1  Sigma-Delta调制器的积分器泄漏 
    5.3.2  Sigma-Delta调制器的电容失配 
    5.3.3  Sigma-Delta调制器的时钟采样误差 
    5.3.4  与放大器有关的建立误差分析 
    5.4  参考文献 
    第6章  单环Sigma-Delta调制器 
    6.1  单环Sigma-Delta调制器性能参数的选择 
    6.2  单环Sigma-Delta调制器的行为级仿真 
    6.2.1  单环Sigma-Delta调制器传递函数的行为级仿真 
    6.2.2  单环Sigma-Delta调制器电路参数的行为级仿真 
    6.3  单环Sigma-Delta调制器的开关电容电路实现 
    6.3.1  开关电容电路 
    6.3.2  采样电容 
    6.3.3  积分器 
    6.4  单环Sigma-Delta调制器的电路设计及仿真结果分析 
    6.4.1  积分器的设计与仿真 
    6.4.2  量化器的设计与仿真 
    6.4.3  分相时钟电路的设计与仿真 
    6.4.4  单环Sigma-Delta调制器的仿真 
    6.5  单环Sigma-Delta调制器的版图设计与实验结果 
    6.5.1  单环Sigma-Delta调制器的版图设计 
    6.5.2  单环Sigma-Delta调制器的实验结果 
    6.6  参考文献 
    第7章  多位量化Sigma-Delta调制器 
    7.1  多位量化Sigma-Delta调制器的结构 
    7.2  Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真 
    7.2.1  理想Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真 
    7.2.2  非理想Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真 
    7.3  Sigma-Delta调制器的电路实现 
    7.4  电路模块的设计 
    7.4.1  低功耗运算放大器 
    7.4.2  量化器 
    7.4.3  DWA电路 
    7.5  芯片实现与测试结果 
    7.6  参考文献 
    第8章  低功耗Sigma-Delta调制器 
    8.1  低功耗Sigma-Delta调制器电路 
    8.1.1  前馈Sigma-Delta调制器的结构 
    8.1.2  低功耗运算放大器 
    8.1.3  低功耗比较器 
    8.2  亚阈值反相器型Sigma-Delta调制器设计 
    8.2.1  电路原理 
    8.2.2  电路设计 
    8.2.3  电路测试结果 
    8.3  参考文献 
    第9章  高速串行接口电路 
    9.1  高速串行接口通信协议架构 
    9.1.1  发送器的常用结构 
    9.1.2  接收器的常用结构 
    9.2  高速串行接口性能评价标准 
    9.2.1  眼图 
    9.2.2  抖动 
    9.2.3  误码率 
    9.3  高速串行接口结构分析 
    9.4  5Gbit/s高速串行接口电路设计 
    9.4.1  高速串行接口发送端电路 
    9.4.2  高速串行接口接收端电路 
    9.5  5Gbit/s高速串行接口芯片测试 
    9.5.1  发送端测试 
    9.5.2  接收端测试 
    9.6  参考文献
  • 内容简介:
    在自然界中,人们能感受到的信号都是模拟量,如声音、风力、振动等。随着21世纪信息社会的到来,人们要对模拟信号进行精细化的数字处理。模数转换器承担着模拟数据获取与重构的重任,也自然成为模拟世界与数字世界的桥梁。目前,模数转换器广泛应用于语音处理、医疗监护、工业控制及宽带通信等领域中,是现代电子设备必不可少的电路模块。本书采取理论与设计实例相结合的方式,分章节介绍了模数转换器的基础知识,以及流水线型模数转换器、逐次逼近型模数转换器、Sigma-Delta模数转换器三大类结构。最后,还对重要的高速串行接口电路进行了分析讨论。
  • 作者简介:
    张锋,博士,中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室研究员、硕士研究生导师,主要从事高速低功耗存储器和接口电路的研究工作,作为课题负责人主持了中科院知识创新工程、国家重大专项、863课题、国家重大研发项目等,在ASSCC、ISCAS等国际会议及期刊发表论文50余篇,出版专业论著2本,在半导体工艺、电路设计研究及产业化领域积累了丰富的经验和学术研究成果。
  • 目录:
    第1章  模/数转换原理 
    1.1  采样原理 
    1.2  采样保持电路及跟踪保持电路 
    1.2.1  采样保持电路 
    1.2.2  特殊的性能参数 
    1.2.3  电容和开关的应用 
    1.2.4  跟踪保持电路 
    1.3  量化 
    1.3.1  线性度 
    1.3.2  量化误差 
    1.3.3  信号与噪声 
    第2章  模/数转换器基础 
    2.1  性能参数的定义 
    2.1.1  直流参数 
    2.1.2  交流特性 
    2.1.3  数字接口 
    2.1.4  功耗指标 
    2.1.5  抖动 
    2.2  模/数转换器的结构 
    2.2.1  流水线型模/数转换器 
    2.2.2  逐次逼近型模/数转换器 
    2.2.3  Sigma-Delta模/数转换器 
    第3章  流水线型模/数转换器 
    3.1  流水线型模/数转换器的工作原理 
    3.1.1  采样保持电路 
    3.1.2  减法放大电路 
    3.1.3  比较器电路 
    3.1.4  冗余校正 
    3.2  流水线型模/数转换器的非理想因素与误差源 
    3.2.1  噪声 
    3.2.2  静态误差 
    3.2.3  动态误差 
    3.3  流水线型模/数转换器电路设计实例 
    3.3.1  工作原理 
    3.3.2  模块电路设计 
    3.3.3  采样保持和减法放大共享的流水线型模/数转换器测试结果分析
    3.4  参考文献 
    第4章  逐次逼近型模/数转换器 
    4.1 采样保持电路 
    4.2 电容式数/模转换器 
    4.2.1 电容式数/模转换器的基本结构 
    4.2.2 修调方案 
    4.2.3 电容式数/模转换器版图的实现 
    4.3  比较器 
    4.3.1  基本比较器的结构 
    4.3.2  版图的注意事项 
    4.3.3  噪声的注意事项 
    4.4  参考缓冲器 
    4.4.1  内部参考缓冲器 
    4.4.2  带片外电容的参考缓冲器 
    4.4.3  改进的参考方案 
    4.4.4  参考噪声 
    4.5  噪声估值 
    4.5.1  新型过采样法 
    4.5.2  电源所引起的噪声和失真 
    4.6  10位/1MHz逐次逼近型模/数转换器设计 
    4.7  参考文献 
    第5章  Sigma-Delta模/数转换器 
    5.1  Sigma-Delta模/数转换器的工作原理 
    5.1.1  Sigma-Delta调制器过采样 
    5.1.2  Sigma-Delta调制器噪声整形 
    5.1.3  Sigma-Delta模/数转换器中的数字抽取滤波器 
    5.1.4  Sigma-Delta调制器参数与性能指标 
    5.2  Sigma-Delta调制器的结构 
    5.2.1  低阶Sigma-Delta调制器的结构 
    5.2.2  单环高阶调制器的结构 
    5.2.3  级联低阶调制器的结构 
    5.2.4  多位量化Sigma-Delta调制器的结构 
    5.3  Sigma-Delta调制器非线性分析 
    5.3.1  Sigma-Delta调制器的积分器泄漏 
    5.3.2  Sigma-Delta调制器的电容失配 
    5.3.3  Sigma-Delta调制器的时钟采样误差 
    5.3.4  与放大器有关的建立误差分析 
    5.4  参考文献 
    第6章  单环Sigma-Delta调制器 
    6.1  单环Sigma-Delta调制器性能参数的选择 
    6.2  单环Sigma-Delta调制器的行为级仿真 
    6.2.1  单环Sigma-Delta调制器传递函数的行为级仿真 
    6.2.2  单环Sigma-Delta调制器电路参数的行为级仿真 
    6.3  单环Sigma-Delta调制器的开关电容电路实现 
    6.3.1  开关电容电路 
    6.3.2  采样电容 
    6.3.3  积分器 
    6.4  单环Sigma-Delta调制器的电路设计及仿真结果分析 
    6.4.1  积分器的设计与仿真 
    6.4.2  量化器的设计与仿真 
    6.4.3  分相时钟电路的设计与仿真 
    6.4.4  单环Sigma-Delta调制器的仿真 
    6.5  单环Sigma-Delta调制器的版图设计与实验结果 
    6.5.1  单环Sigma-Delta调制器的版图设计 
    6.5.2  单环Sigma-Delta调制器的实验结果 
    6.6  参考文献 
    第7章  多位量化Sigma-Delta调制器 
    7.1  多位量化Sigma-Delta调制器的结构 
    7.2  Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真 
    7.2.1  理想Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真 
    7.2.2  非理想Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真 
    7.3  Sigma-Delta调制器的电路实现 
    7.4  电路模块的设计 
    7.4.1  低功耗运算放大器 
    7.4.2  量化器 
    7.4.3  DWA电路 
    7.5  芯片实现与测试结果 
    7.6  参考文献 
    第8章  低功耗Sigma-Delta调制器 
    8.1  低功耗Sigma-Delta调制器电路 
    8.1.1  前馈Sigma-Delta调制器的结构 
    8.1.2  低功耗运算放大器 
    8.1.3  低功耗比较器 
    8.2  亚阈值反相器型Sigma-Delta调制器设计 
    8.2.1  电路原理 
    8.2.2  电路设计 
    8.2.3  电路测试结果 
    8.3  参考文献 
    第9章  高速串行接口电路 
    9.1  高速串行接口通信协议架构 
    9.1.1  发送器的常用结构 
    9.1.2  接收器的常用结构 
    9.2  高速串行接口性能评价标准 
    9.2.1  眼图 
    9.2.2  抖动 
    9.2.3  误码率 
    9.3  高速串行接口结构分析 
    9.4  5Gbit/s高速串行接口电路设计 
    9.4.1  高速串行接口发送端电路 
    9.4.2  高速串行接口接收端电路 
    9.5  5Gbit/s高速串行接口芯片测试 
    9.5.1  发送端测试 
    9.5.2  接收端测试 
    9.6  参考文献
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