低功率、高分辨率的A-D转换器

译者序

原书序

缩略语表

物理量符号

第1章 绪论1

1.1 A-D转换系统1

1.2浅谈当前的设计与调试实践分析4

1.3动机7

1.4本书内容组成8

第2章 A-D转换9

2.1高速、高分辨率A-D转换器架构选择9

2.1.1多步A-D转换器9

2.1.2管线A-D转换器10

2.1.3并行管线A-D转换器12

2.1.4 A-D转换器实现比较13

2.2低压A-D转换器设计注释16

2.3 A-D转换器模块21

2.3.1 S/H21

2.3.2运算放大器24

2.3.3锁存比较器27

2.4 A-D转换器：总结31

第3章 多步A-D转换器的设计33

3.1多步A-D转换器架构33

3.2非理想多步A-D转换器的设计注意事项36

3.3时间交错的前端S/H电路39

3.3.1时间交错架构40

3.3.2 S/H单元的匹配44

3.3.3电路设计49

3.4多步A-D转换器级设计53

3.4.1粗略量化53

3.4.2精细量化58

3.5中间级设计和校准67

3.5.1子D-A转换器设计67

3.5.2残差放大器69

3.6实验结果76

3.7小结80

第4章 多步A-D转换器的测试82

4.1准静态结构试验的模拟ATPG82

4.1.1测试策略定义83

4.1.2基于准静态节点电压法的线性故障模型84

4.1.3决策标准和测试刺激优化92

4.2可测性概念的设计98

4.2.1功率扫描链DfT100

4.2.2应用实例105

4.3用于BIST的片上激励的产生113

4.3.1连续和离散时间电路拓扑114

4.3.2连续和离散时间波形发生器的设计123

4.4内置自测概念的注释131

4.5深亚微米CMOS工艺的随机分析可靠电路设计136

4.5.1用于过程变异性分析的随机MNA136

4.5.2噪声分析的随机MNA138

4.5.3应用示例140

4.6小结144

第5章 多步A-D转换器的调试146

5.1传感器网络概念146

5.1.1观察策略147

5.1.2集成传感器149

5.1.3决策窗口和应用限制152

5.1.4 DLPM电路设计155

5.1.5温度传感器160

5.2模板级过程变化的估计163

5.2.1预期最大化算法163

5.2.2向量机限制估计器166

5.3多步A-D转换器级的调试168

5.3.1质量标准168

5.3.2估算方法169

5.4 DfT用于多步转换器的完全可访问性173

5.4.1测试控制块177

5.4.2模拟测试控制块178

5.5时间交织系统的调试180

5.6前景校准184

5.7实验结果187

5.7.1 A-D测试窗口生成/更新的结果应用191

5.7.2 A-D转换器调试和校准的结果应用195

5.8小结202

第6章 结论和建议203

6.1结果概述203

6.2推荐和未来研究204

附录 205

附录A 205

A.1时间不匹配205

A.2偏移不匹配206

A.3增益不匹配207

A.4带宽不匹配207

A.5一般表达式208

附录B 208

B.1使用正弦波的A-D转换器非线性的直方图测量208

B.2均方误差210

B.3测量不确定性211

参考文献213

在本书中，作者概述了这些创新的有价值的例子，并给人们机会看到它们在应用于高分辨率模-数（A-D）转换器（ADC）开发时的优势。更具体地，读者可以发现本书的主要贡献在于：使用时间交织的信号处理和校准的多步A-D转换器的设计、用于这些转换器的完全可观测性和可控性的DfT（可测性设计）技术的提出和实现、可以识别过程参数变化的传感器网络的方法与设计、使用小型样本来估计过程变化的算法的建议以及用于晶片级测试的测试模式生成器的开发。

单个高分辨率adc的优点是简单。如果使用16位adc，对于较小动态范围的信号，丢失3、4或5位会使该信号的有效分辨率降至11至14位。然而，对于大多数传感器来说此精度足够了，因为adc的精度相当于0.05%或更佳。 　由于这些器件的价格最近已降到5美元或更低，因此成本将不再是需要考虑的因素。如果需要更高的有效分辨率，或者需要适应更宽的动态范围，可以使用18至24位的adc，仍然能提供性价比较高也更简单的系统。2100433B