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请教---ADC研究困惑?

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
小弟是新手一个,请大家多多指教。
课题方向:宽带Delta-Sigma ADC(目前是SC, 日后可能向CT发展,带宽还很有希望展宽)
困惑问题:
1。目前16位精度×MHZ级带宽的Delta-Sigma ADC有哪些用途呢?
2。16位精度×MHZ级带宽的Delta-Sigma ADC有哪些应用前景?
3。如果没有应用,宽带Delta-Sigma ADC是不是就没有研究意义呢?
4。小弟花了2年多一直搞这东西,主要是多位的DS ADC,目前用Cadence AMS电路级仿真结果是:包括电路噪声在内:SNDR~102DB, BW=1MHZ。搞这玩意,几乎花了我所有的精力和时间,如果要割舍转型,心里一时又接受不了,发现其中还有很多搞头的(学术理论上基本处于收获期),并且本人还是比较喜欢的。可是看在应用的面子上,又左右为难。
5。如果说服不了自己,又怎样说服老板呢?太郁闷了!
真诚请求高手指点指点。谢谢了!

ADSL是2.2MHz 14-16b
VDSL是17-30MHz 14b
怎么会没地方用。
如果你设计的16b 功耗超小比如说<0.2pj/conv, 就可以用在通信电路里面,能减少LPF order
你的ADc tapeout 没,测出来有102dB?时钟跑多块?

2# vdslafe
诚挚感谢vdslafe大哥的指点,以下再给出一些信息,希望大家指点指点。
ADC没有tapeout.
调制器结构自己瞎搞的,比较怪,IEEE/IEL上没见过(查过国内外300~400篇文章)
调制器为4阶5位量化结构(不是DEM、MASH、Leslie-Singh、Dual-quantization),FS=40MHZ,OSR=20;
系统级仿真,在最恶劣情况下(包含各种非理想因素)可以得到SNDR=104DB左右,用理论计算方法把电路噪声累加后,总SNDR估计值~102DB.
电路级仿真基本和系统级的相符:
OTA都采用gain-boosting结构;32个差分比较器+8个辅助的差分比较器;5位电阻串DAC+3位辅助的电阻串DAC;数字部分采用Verilog行为级代码。
仿真平台:Cadence AMS
如果全部采用实际mos电路,电路几乎跑不动。
所以,在电路级仿真时,第一个OTA用真实电路(包括电容比值人为加偏差)+3个OTA用理想模型+40个真实比较器+两个真实多位DAC(人为加失配)+Verilog行为级代码;第一OTA理想+第二OTA真实(包括电容比值人为加偏差)+三、四OTA理想+40个真实比较器+两个真实多位DAC(人为加失配)+Verilog行为级代码;。
目前比较明确的是结构很怪,还不知道电路级到底有没有优势,很想深入研究,不知大家如何看?希望高手指点指点。

强人啊 强人啊 强人啊 强人啊

没有dem , 多 bit 怎么能达到102dB? DAC matching 可以到16b+?
功耗多少呢? 有没有优势就看功耗。结构再怪都没有意义

Multi-bit就比功耗了吧

mark 一下!
同样疑问?

1。从电路级仿真结果估计,
模拟部分采用3.3V,数字部分采用1.8V,总功耗很大(估计要好几百MW),主要是前两个OTA吃掉了很多电流,估计没有太大优势。
2。结构方面,没用DEM,五位量化。电阻MISMATCH设为1.2%,电容MISMATCH设为1.0%
3。功耗很大,但已经投入的时间很多很多啊,郁闷+困惑。
4。另外再请教一下大家,MultiBit Delta-Sigma调制器的数字Calibration技术,在工业界用的多么?看到过Tems写了好多这方面的文章,几乎都是停留在系统级的。

1. 几百毫W是没有竞争力的。一般1MHz 14b 就10-20mW
2. 1 .0% 电容matching, 你能做到102dB SNDR?在 matlab sim 没看到影响?
4. 你想校正什么?DAC matching还是quantizer offset? 前者比较少,后者有一些人做

功耗太高了。 FOM值必须得上去。否则在DT上最好还是采用写结构上的创新才有搞头。比如说 muti-rate, noise-coupling (针对搞研究而言)

op 可以考虑省功耗的sr-boost 模式,即在工作过程中,电流可以变化,在需要大电流时,使其工作电流增大,平时工作在小功耗模式

1。非常感谢大家的指点,尤其要感谢vdslafe blurt 和 peking zhang。
2。to vdslafe:
A.功耗确实很大,确实没有竞争力,太丢脸了。十年前Yves Geerts 曾在ISSCC发个规格很相近的宽带DS MOD:BW=1.25MHZ,SNDR=89DB POWER_DISS=295MW,感觉:一旦精度要达到16位,速度一快,功耗就极度膨胀,在gain-boost的OTA中,其实辅助ota也是能耗大户。估计经过现在的工艺进步,它这种DS MOD应该会降,但不知道多少?
B.前级的电容较大,由TSMC给的电容匹配数据可以推测,前级的匹配误差为0。1%的量级;后级电容小,匹配误差提到1。0%
C.希望校正多位DAC的失配,这种数字校正不知道有多少人做到电路级?
3。to blurt:
A.功耗确实很大,真很不好意思,对不起。
B.multirate 早期西班牙的F.COLODRO搞了好多,后来好像不做了,小弟理解,那中结构中需要高速率的串行码,也不适合高速MOD呀?
C.能解释一下啥叫noise-coupling吗?
4。to pekingzhang
A.你的思路很好,但不知道可行不?模式间互相切换的触发信号如何产生?对电路稳定性有影响吗?对系统的SNDR有影响吗?sr-boost能解释一下吗?
5。另外还有一个问题请教大家:为何CT DS MOD常常用到多位量化呢?除了抗抖动之外还有别的原因吗?

对于功耗,首先可不可以把你积分器的输出范围减小(通过调整cap比例),若是能减小很多,可否考虑用套筒op,这样可能不用gain-boost,功耗会小很多。如果不能,在积分器工作时,采样过程没有必要运放的速度很快,只有在积分过程中才需要很快,以满足电荷传递,然后就是慢慢的settling过程,当然需要仿真满足settling精度,在此过程中,你可以把op的工作分为2个步骤,在采样时,小功耗,在刚开始积分时大功耗,等slew rate完成后,在让op工作在小功耗模式。这样只在积分过程很短的时间内有大功耗,但是占得比例很小,整个采样积分过程的功耗取平均,整体会省很多功耗。

另外,你的fs速度这么快,是否需要考虑一下,数字也会有不小的功耗,不过数字用低压,用level转一下信号,功耗也会节省不少。

不知道你这种结构的DAC的适配会有多少,你的容忍是多少,不过,像Ti等有很多的产品,有很多方式来处理这个问题,一种是用一个offset 寄存器,根据offset的大小来调整该寄存器的值,进而调整整个系统失调引起的offset。二是通过电路级来处理,除了努力使模块的适配最小外,chopper和auto zero,双采样,都能起到一定的抑制作用,上面2中情况,很多时候,用户是看不到的,不过有的芯片会给出提示,说前几个转换周期,在进行修调,后面的周期的结果才能用。若还解决不掉,也有些芯片,把这个问题丢给客户,客户在系统进行调整,把失调和gain error,描述成一条y=ax+b的曲线,然后每次转换的结果要减去一个误差(从曲线就能到),才能得到最终的结果。

多bit quantizer, 稳定性比较好做。CT 的稳定性本来就比较难
呵呵,现在做的东东不能跟10年前的比了。时代都变了
你在跑系统仿真的时候,cap matching 没有影响sndr?
你准备怎么做dac matching 校正?
楼上的,chopper 和 autozero无法处理dac matching 问题。

我是觉得cap的matching,最终导致的结果是offset,若是这样,上面的方法就可以把offset处理掉

cap的mismatch最终会体现在non-linearity distortion上,MOD的线性度很难上去的!
这个在建模的时候可以很明显看到!

电容的mismatch,可不可以举个特殊的情况,由于mismatch地原因,两路输入cap不一样大。则在电路级用spectre仿真,得到码流fft分析,在直流部分肯定有个明显的直流量,此乃offset。同样若不做任何处理,2个输入cap一样大,layout完成后,进行后仿真,对码流进行fft,也同样会在直流处有一个分量,即offset。这是因为后仿真时提取的电容参数(只提电容,否则仿真很慢)使得本来的全差分完全对称,而变得不对称造成的。

DAC matching 会造成distortion或者spur.dc offset 只是很小一部分。

请问大家multi-bit要如何建模?
建模之后如何加入非理想效应?
有人可以分享吗?

:(

22# pekingzhang
真诚感谢大家的指点,每个人从自己的工作和学习中都感悟到很多知识,都很有道理,在此受教,小弟从心底感谢你们!非常喜欢这种良性的讨论。
为表示感谢,先发仿真结果的曲线图给大家提神提神。谢谢了!

都是大牛啊。领教了。

你这图做的太专业了!

请问lz你是用什么工具仿出SNDR的?热噪声和闪烁噪声是体现不在瞬态仿真中的啊,这个结果应该只包含了量化噪声和非线性。

dingdingdingding

26# cutezero
to cutezero:
1。大哥所言极是,想必也是明眼人,非常感谢。
2。工具:Matlab: built a SimuLink model+write a *.m script, then run.

1.还是没看明白你怎么解决DAC非线性的办法,比较感兴趣。不过看起来你不愿意贴modulator的系统图,纯属掉大家胃口。
2.看起来你没有跑全电路级的仿真,连typ都没有吗?这很危险,有些问题不是在bhv级能碰到的。
3.赶紧想办法流此片,否则一些都是浮云

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