Switched-Current Design and Implementation of Oversampling A/D Converters pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Tan, Nianxiong

出品人:

页数:244

译者:

出版时间:1997-7

价格:$ 292.67

装帧:HRD

isbn号码:9780792399636

丛书系列:

图书标签:

A/D转换器
过采样
开关电流
模拟电路
混合信号电路
低功耗设计
集成电路设计
数据转换
电路设计
模拟集成电路

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具体描述

Switched-Current Design and Implementation of Oversampling A/D Converters discusses the switched-current (SI) technique and its application in oversampling A/D converters design. The SI technique is an analog sampled-data technique that fully exploits the digital CMOS process. Compared with the traditional switched-capacitor (SC) technique, the SI technique has both pros and cons that are highlighted in the book. With the consideration of similarity and difference of SI and SC techniques, oversampling A/D converter architectures are tailored and optimized for SI design and implementation in the book. Switched-Current Design and Implementation of Oversampling A/D Converters emphasizes the practical aspects of SI circuits without tedious mathematical derivations, and is full of circuit design and implementation examples. There are more than 10 different chips included in the book, demonstrating the high-speed (over 100 MHz) and ultra-low-voltage (1.2 V) operation of SI circuits and systems in standard digital CMOS processes. Therefore, the book is of special value as a practical guide for designing SI circuits and SI oversampling A/D converters. Switched-Current Design and Implementation of Oversampling A/D Converters serves as an excellent reference for analog designers, especially A/D converter designers, and is of interest to digital designers for real-time signal processing who need A/D interfaces. The book may also be used as a text for advanced courses on the subject.

好的，这是一本关于模拟与混合信号集成电路设计与实现的专业技术著作的简介，重点聚焦于高精度、低功耗的模拟前端电路，特别是在数据转换器领域的深入探讨，但不涉及“开关电流（Switched-Current）”技术本身。 --- 《高精度模拟-数字转换器设计与系统实现：从理论基础到先进工艺下的优化策略》图书定位：本书旨在为电子工程、微电子学、射频集成电路设计（RFIC）及信号处理领域的工程师、研究人员和高年级学生提供一套全面、深入且实用的高精度模拟-数字转换器（ADC）设计方法论与实践指导。全书侧重于讲解现代高性能ADC架构的内在原理、关键模块的设计约束、噪声与线性度的优化技术，以及在当前先进半导体工艺平台下面临的挑战与解决方案。核心内容概述：本书摒弃了单一特定电路拓扑的局限性，转而采取一种系统化的方法论，涵盖了从基础理论到复杂系统集成的全流程。全书结构清晰，分为四个主要部分：第一部分：数据转换器基础与性能指标的系统解析 (Foundations and Metrics Analysis) 本部分为深入学习奠定坚实的理论基础。首先，对数字信号处理（DSP）在数据采集系统中的作用进行了回顾，明确了ADC在整个信号链中的关键地位。随后，本书详细剖析了衡量ADC性能的核心指标，如有效位数（ENOB）、信噪比（SNR）、总谐波失真（THD）、无杂散动态范围（SFDR）以及积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）。重点章节深入探讨了这些指标的物理来源，特别是热噪声、闪烁噪声（1/f 噪声）在高速与高精度设计中的耦合效应。此外，还引入了量化噪声的理论模型，并结合实际应用场景，讨论了如何平衡系统带宽、功耗与分辨率之间的关系，为后续的架构选择提供量化依据。第二部分：主流高性能ADC架构的深入剖析与设计 (Architectural Deep Dive) 本部分是本书的核心，系统地介绍了当前主流的高性能ADC架构，并以提升性能为导向，解析了每种架构的内在优势、设计瓶颈及应用领域。 1. 线性化流水线（Pipelined ADC）架构：详细阐述了多级级联结构的工作原理，特别是乘加单元（MDAC）的设计与校准。书中细致分析了时钟前馈（Clock-feedforward）与反馈（Clock-feedback）拓扑的差异，重点讨论了如何通过残余电荷抽取（Residual Charge Extraction）技术来提升中继级间的匹配精度，以期达到极高的无杂散动态范围。 2. 逐次逼近寄存器（SAR ADC）架构的革新：鉴于SAR架构在低功耗与高集成度方面的优势，本书对其进行了重点研究。内容涵盖了高精度数字码本（Digital Comparator）的设计、采样与保持（S/H）电路的优化，以及动态元件匹配（DAC Mismatch Compensation）的技术，包括各种先进的冗余位（Redundant Bits）实现方法来降低对DAC匹配精度的苛刻要求。特别引入了自举（Bootstrapping）技术在驱动高容性开关电容网络的实际应用。 3. 积分器与噪声整形：针对高分辨率应用，本书详尽解析了Sigma-Delta ($SigmaDelta$) 调制器的原理。内容包括二阶、三阶调制器的设计，噪声塑形函数（Noise Shaping Function）的推导与选择，以及抖动（Jitter）对环路性能的影响。在实际设计方面，重点介绍了模拟前端滤波器的优化以满足环路稳定性要求，并探讨了双路交错（Interleaving）技术在高频采样中的应用与去嵌（De-embedding）处理。第三部分：关键模拟模块的设计与优化 (Critical Analog Block Design) 高性能ADC的实现依赖于其核心模拟模块的卓越性能。本部分聚焦于这些关键电路的设计细节与性能瓶颈突破。 1. 高精度运放（Op-Amp）的设计：针对不同ADC拓扑对运放的要求，本书提供了单位增益缓冲器（Unity-Gain Buffer）和高开环增益跨导放大器（OTA）的系统性设计流程。讨论了米勒补偿（Miller Compensation）和导纳提升技术（G-Boost/Gm-Boosting）在确保反馈回路稳定性与高瞬态响应之间的权衡。 2. 高线性度数据转换器（DAC）的设计：详细介绍了电阻梯形（Resistor Ladder）、开关电容阵列（Switched Capacitor Array）以及热耦合（Thermometer Coded）DAC的结构。着重分析了元件失配（Component Mismatch）是限制INL/DNL的主要因素，并提供了基于动态元素匹配（DEM）的先进技术，如随机化（Randomization）和旋转调制（Rotation Modulation）的实施细节。 3. 低噪声采样保持（S/H）电路：针对高速ADC对时间精度和输入阻抗的要求，本书对比了电压采样器（Voltage Sampling）和电荷泵采样器（Charge Pump Sampling）的优劣。重点讨论了如何设计开关泄漏电流最小化和时钟前沿抖动（Clock Edge Jitter）控制的S/H电路，以确保输入信号的准确捕获。第四部分：系统集成、工艺考量与实际挑战 (System Integration and Practical Challenges) 本部分将理论与实际半导体制造工艺相结合，探讨将高性能ADC成功集成到SoC中的工程挑战。 1. 噪声源的系统建模与隔离：强调了衬底噪声（Substrate Noise）和电源/时钟耦合对高精度模拟电路的影响。提出了在CMOS工艺中实现先进的版图隔离技术，如使用深N阱（Deep N-Well）隔离、电荷泵去耦和精确的时钟抖动分析。 2. 先进工艺节点的挑战：讨论了随着晶体管尺寸缩小（如FinFET技术），亚阈值泄漏、晶体管跨导（gm）的变化、以及寄生电容对ADC速度和线性度的影响。介绍了在低电压操作下，如何利用高频补偿技术维持必要的相位裕度。 3. 数字化与后处理技术：简要介绍了ADC输出数据的数字校正和数字滤波在最终提升系统性能中的作用，特别是针对由DAC失配或时钟抖动引起的失真，如何利用数字域的算法进行补偿。目标读者：本书适合于寻求从概念到硅实现全方位知识的模拟IC设计师、系统架构师，以及正在进行高级数据转换器设计研究的研究生。本书的深度和广度，使其成为理解和掌握现代高速、高精度数据采集系统设计的必备参考书。