SAR ADC优化

593391621 · 发表于 2020-10-2 10:17:55

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设计
研究生项目，初次接手SAR ADC，目标是设计一款12位的SAR ADC，其各模块结构如下所述。
电源供电1.8V，采样时钟是5M Hz，比较器使用的是经典双尾电流动态比较器，电容阵列使用的是全差分单调开关电容阵列，不同的是共模电压抬升而不是降低，保证比较器始终处于导通状态。采样保持电路使用的是栅压自举电路。
前仿
目前，已经完成的工作是，在前仿的相干采样FFT测试下，差分栅压自举电路的有效位数是17位，SAR ADC的整体有效位数是9.311位。
求助
因为前仿基本不存在失调和失配的影响，所以并没有加入电容校准calibration和比较器OOS IOS技术，测试之后发现是INL存在增益误差。附图如下，请问该如何继续修改电路？有一些想法是在采样保持电路开关切换的时候有漏电现象，可是全差分检测栅压自举电路的有效位数是17位，就有些迷茫，特此向各位大佬请教。

593391621 · 发表于 2020-10-2 10:22:02

附上差分栅压自举电路和SAR ADC有效位数的图。

TOP2016 · 发表于 2020-10-2 21:24:42

本帖最后由 TOP2016 于 2020-10-2 21:29 编辑

593391621 发表于 2020-10-2 10:22
附上差分栅压自举电路和SAR ADC有效位数的图。

你这个是漏频了还是怎么了，我设计的也是12位的SARADC，栅压自举采样开关分析出来才14多一点，SARADC整体能都11+，你的动态性能分析和INLDNL分析的MATLAB脚本可以共享给我看一下么，我看看有什么差别

593391621 · 发表于 2020-10-2 21:34:39

TOP2016 发表于 2020-10-2 21:24
你这个是漏频了还是怎么了，我设计的也是12位的SARADC，栅压自举采样开关分析出来才14多一点，SARADC整体 ...

嘶，有可能，讲道理采样保持电路应该不至于这么好，可以分享一下您的代码么，我重新跑一下试试。

593391621 · 发表于 2020-10-2 21:38:29

clear;
clc;
v_slope= xlsread('sh','B2:B301');
figure(1)
plot(v_slope);
a=max(v_slope);
b=min(v_slope);
% vslope_1=(v_slope-b)/(a-b)-0.5;
% vslope_1=v_slope-mean(v_slope);
vslope_1 = v_slope(20:300);
N=256;%FFT点数

spectrum = abs(fft(vslope_1(1:N)));
spectrum = 2/N/1*spectrum(1:N/2);

spectrumdb = 20*log10(spectrum+eps);% eps 防止对数为0
frequency = 1/N*(0:length(spectrumdb)-1);

[fund, fundidx] = max(spectrum);
a=spectrum(2:fundidx-1);
b=spectrum(fundidx+1:end);
tp1=b;

funddb=20*log10(fund);
spec_nodc_nofund = [spectrum(2:fundidx-1) ; spectrum(fundidx+1:end)];
[spur, spuridx] = max (spec_nodc_nofund);

sfdrdb = funddb-20*log10(spur);
tp2=norm(spec_nodc_nofund);
sndr = norm(fund)/norm(spec_nodc_nofund);
sndrdb=20*log10(sndr);
enob = (sndrdb-1.76)/6.02;

fclk = 5* 10^6;  %采样频率
[spectrumdb_fin,fin_decision]=max(spectrumdb);%得到的信号频率幅度和在频率数组中的位置
fin=frequency(fin_decision);
fin=fclk*fin;

figure(2);
plot(frequency, spectrumdb, '*-', 'linewidth', 2);%hold on;
%string = sprintf('samplepoint=%0.4g, ENOB=%0.4g,SNDR=%0.4gdB, SFDR=%0.4gdB',N, enob,sndrdb, sfdrdb);  %, Fundamental=%0.3gdBV,funddb
text(0.4,-25,sprintf('\\bfsamplepoint=%0.4g\nENOB=%0.4g\nSNDR=%0.4gdB\nSFDR=%0.4gdB\nFin=%3.6f MHz\nFclk=%3.0f MHz',N, enob, sndrdb, sfdrdb, fin/10^6, fclk/10^6),'FontAngle','normal','Fontsize',12,'edgecolor','r','LineWidth',3,'Margin',5,'BackgroundColor','w');
title('FFT PLOT');
xlabel('Frequency [f/fs] ');
ylabel('Amplitude [dBV]');
axis([0 0.5 -150 0]);
grid on;
%hold on;