低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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朱樟明，杨银堂 著

图书标签:

• CMOS
• ADC
• 低功耗
• 模数转换器
• 逐次逼近
• 模拟电路
• 集成电路
• 低功耗设计
• 信号处理
• 电子工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030454102

版次：1

商品编码：11768636

包装：平装

开本：32开

出版时间：2015-09-01

页数：236

正文语种：中文

内容简介

《低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器》系统介绍了低功耗CMOSSARA/D转换器设计所涉及的一些关键设计问题，包括体系结构、高层次模型、电容开关时序、关键电路技术、低压模拟电路、电容阵列布局等，对想深入低功耗CMOS混合信号集成电路设计的设计人员和研究人员具有很强的指导意义和实用性。《低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器》所提出的体系结构、电容开关时序及高层次模型、关键电路模块都是经过流片验证或Spice仿真验证的，可以直接供读者参考。《低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器》还介绍当前最新的流水线SARA/D转换设计技术和可配置A/D转换器设计技术，是当前国外低功耗CMOS混合信号集成电路的前沿研究内容。

目录

前言
绪论
0.1 SARA／D转换器的研究进展
0.2 本书的主要内容
参考文献

第1章 SARA／D转换器设计基础
1.1 SARA／D转换器的工作原理
1.2 电荷再分配D／A转换电路
1.2.1 二进制权重电容D／A转换器
1.2.2 分段式电容D／A转换器
1.2.3 c.2 c式电容D／A转换器
1.3 SARA／D转换器的性能指标
1.3.1 静态特性参数
1.3.2 动态特性参数
参考文献

第2章 低功耗SARA，D转换器关键设计技术
2.1 高效电容开关时序
2.1.1 传统电容开关时序
2.1.2 节能电容开关时序
2.1.3 单调电容开关时序
2.1.4 Mbased电容开关时序
2.1.5 开关功耗分析
2.2 CMOS比较器
2.2.1 基本动态锁存比较器
2.2.2 双尾电流型动态锁存比较器
2.2.3 动态比较器的失调
2.2.4 动态比较器的噪声
2.3 SAR控制实现技术
2.3.1 传统的SAR控制逻辑
2.3.2 SAR动态逻辑实现技术
参考文献

第3章 低功耗SARA／D转换器
3.1 一种10位1.0V300kS／sSARA／D转换器
3.1.1 10位SARA／D转换器结构
3.1.2 基于电容拆分技术的％M.based电容开关时序
3.1.3 自举开关
3.1.4 动态比较器
3.1.5 基于动态逻辑的SAR控制技术
3.1.6 版图设计
3.1.7 SARA／D转换器测试
3.2 10位20kS／s0.6 V超低功耗SARA／D转换器
3.2.1 10位SARADC的系统结构
3.2.2 新型低功耗DAC电容开关时序
3.2.3 自举开关
3.2.4 SAR动态逻辑
3.2.5 实验结果
3.3 一种8位0.3 5V10kS／s低功耗SARA／D转换器
3.3.1 8位SARA／D转换器结构
3.3.2 基于电容拆分技术的新型电容开关时序
3.3.3 低漏电、低失真自举开关
3.3.4 衬底驱动全动态比较器
3.3.5 DAC阵列中的电容驱动开关
3.3.6 低漏电SAR控制逻辑
3.3.7 测试结果与讨论
参考文献

第4章 高精度SARA／D转换器
4.1 高精度SARA／D转换器的校准技术
4.1.1 模拟自校准技术
4.1.2 基于SplitADC的数字校准技术
4.2 SARA／D转换器的电容失配和SplitADCLMS数字校准
4.2.1 16位SARA／D转换器的基本结构
4.2.2 寄生电容和电容失配
4.2.3 基于SplitADC的LMS数字校准原理
4.2.4 基于SplitADC的LMS数字校准高层次建模
4.3 基于splitADcLMs数字校准技术的16位sARA／D转换器
4.3.1 基本工作原理
4.3.2 关键模块电路
4.3.3 仿真结果
4.4 基于Sub-radix.2 的SARA／D转换器数字校准算法
4.4.1 SARA／D转换器的广义码域线性均衡器
4.4.2 DAC：失配误差的数字可校准性
4.4.3 基于Sub-radix一2的SARA／[）转换器
4.5 基于扰动数字校准的16位SAR～D转换器
4.5.1 基于扰动的数字校准原理
4.5.2 16位1MS／sSARA／D转换器
参考文献

第5章 高速SARA，D转换器
5.1 一种8位／10位可配置高速异步SARA／D转换器
5.1.1 可配置SARA／D转换器结构
5.1.2 电容DAC
5.1.3 高速比较器
5.1.4 异步SAR控制技术
5.1.5 A／D转换器仿真结果
5.2 一种8位208MS／sSAR～D转换器
5.2.1 高速采样开关
5.2.2 高速可校准比较器
5.2.3 终端电容复用
5.2.4 校准位和逻辑控制
5.2.5 仿真结果
5.3 一种8位660MS／s异步SARA／D转换器
5.3.1 异步时钟产生电路
5.3.2 预置位技术
5.3.3 整体电路工作过程和逻辑控制
5.3.4 仿真结果
5.4 8位2.0GS／s时域交织SARA／D转换器
5.4.1 时域交织A／D转换器的误差分析
5.4.2 基于模拟延迟锁相环的时钟产生器
5.4.3 子通道SARA／D转换器架构与开关电容阵列
5.4.4 仿真结果
参考文献

第6章 高速流水线SARA，D转换器
6.1 流水线SARA／D转换器基本原理
6.1.1 流水线SARA／D转换器的基本结构
6.1.2 SAR辅助型MDAC的工作原理
6.1.3 SAR辅助型：MDAC设计考虑
6.2 一种12位50MS／s流水线SARA／D转换器
6.2.1 系统结构
6.2.2 流水线SARA／D转换器的误差分析
6.2.3 系统结构优化
6.2.4 SAR辅助型MDAC电路
6.2.5 增益自举运算放大器
6.2.6 第二级SAR.A／D转换器
6.2.7 内部时钟产生电路
6.2.8 自举开关电路
6.2.9 流片测试结果
6.3 一种基于过零检测的10位50MS／s流水线SAR～D转换器
6.3.1 基于过零检测器的开关电容电路
6.3.2 基于过零检测器的流水线SARA／D转换器的非理想效应
6.3.3 基于过零检测器的流水线SARA／D转换器系统设计
6.3.4 关键模块电路
6.3.5 仿真结果
参考文献

第7章 可配置循环型CMOSA，D转换器
7.1 系统结构
7.1.1 循环型A／D转换器基本原理
7.1.2 6～12位可配置低功耗循环型A／D转换器系统结构
7.1.3 冗余数字校准
7.1.4 多工作模式设计
7.2 关键模块电路
7.2.1 采样保持电路基本原理
7.2.2 余量增益电路
7.2.3 可配置CMOS运算放大器
7.2.4 动态比较器
7.2.5 非交叠时钟产生模块
7.3 整体性能仿真和版图布局
7.3.1 动态性能仿真结果
7.3.2 功耗仿真
7.3.3 版图布局
参考文献

前言/序言

目录 第一章 引言 1.1 模数转换器的关键作用 1.2 数字信号处理的普及与ADC的需求 1.3 低功耗设计的迫切性 1.4 逐次逼近型ADC的优势 1.5 本书的研究内容与贡献 第二章 逐次逼近型ADC的原理与基本结构 2.1 采样与保持（S/H）电路 2.1.1 S/H电路的功能与要求 2.1.2 S/H电路的几种典型实现方式（例如：开关电容、CMOS开关） 2.1.3 S/H电路的关键性能指标（例如：获取时间、漏电、电荷注入） 2.2 数字-模拟转换器（DAC） 2.2.1 DAC在SAR ADC中的作用 2.2.2 几种典型的DAC结构（例如：R-2R梯形DAC、电容开关DAC） 2.2.3 DAC的关键性能指标（例如：分辨率、非线性度、建立时间） 2.3 比较器 2.3.1 比较器的功能与要求 2.3.2 几种典型的比较器结构（例如：差分对、再生型比较器） 2.3.3 比较器的关键性能指标（例如：延时、跨导、输入失调电压） 2.4 控制逻辑 2.4.1 SAR ADC的逐次逼近过程详解 2.4.2 控制逻辑的状态机设计 2.4.3 控制逻辑的实现方式（例如：有限状态机、硬连线逻辑） 2.5 SAR ADC的基本工作流程 第三章 低功耗CMOS电路设计技术 3.1 CMOS工艺的基本特性与功耗来源 3.1.1 静态功耗（亚阈值漏电、栅极漏电） 3.1.2 动态功耗（开关损耗、短路电流） 3.2 降低CMOS功耗的通用策略 3.2.1 降低工作电压（Vt降低、多阈值CMOS） 3.2.2 降低时钟频率 3.2.3 优化电路结构与管尺比 3.2.4 动态电压频率调整（DVFS） 3.2.5 亚阈值电路设计 3.3 低功耗S/H电路设计 3.3.1 降低采样电容的漏电 3.3.2 优化开关的电荷注入 3.3.3 采用更高效的S/H架构（例如：无时钟电荷注入消除S/H） 3.4 低功耗DAC设计 3.4.1 减小DAC的电容数量或电阻值 3.4.2 优化DAC的开关控制策略 3.4.3 采用低功耗DAC架构（例如：电容阵列DAC、混合式DAC） 3.5 低功耗比较器设计 3.5.1 降低比较器的开关功耗 3.5.2 采用亚阈值或近阈值区域工作的比较器 3.5.3 优化比较器的再生速度与功耗权衡 3.6 低功耗控制逻辑设计 3.6.1 优化状态机设计，减少时钟开关次数 3.6.2 采用低功耗逻辑门设计 3.6.3 异步逻辑设计在控制逻辑中的应用 第四章 现代SAR ADC的低功耗优化技术 4.1 改进的采样与保持电路 4.1.1 “无时钟”S/H技术的详细解析 4.1.2 牺牲部分线性度以换取功耗降低的技术（例如：自校准S/H） 4.1.3 具有低功耗特性的新型S/H架构 4.2 高效能DAC技术 4.2.1 动态电容DAC（DCC）的设计与优化 4.2.2 纹波消除与平均化技术在DAC中的应用 4.2.3 混合式DAC架构的功耗分析 4.3 亚阈值或低电压比较器设计 4.3.1 针对低压环境的比较器设计挑战 4.3.2 采用动态增强的亚阈值比较器 4.3.3 混合信号比较器设计 4.4 智能控制逻辑与时钟管理 4.4.1 动态调整逼近过程的自适应SAR逻辑 4.4.2 基于输入信号特性的时钟门控技术 4.4.3 减少控制信号切换的异步控制策略 4.5 功耗与性能的权衡优化 4.5.1 功耗-分辨率-速度的三角关系 4.5.2 基于应用需求的定制化设计 4.5.3 仿真工具在功耗优化中的作用 第五章 SAR ADC在低功耗应用中的挑战与解决方案 5.1 噪声与失真对低功耗SAR ADC的影响 5.1.1 采样噪声、量化噪声的来源与抑制 5.1.2 DAC非线性度对ADC性能的影响 5.1.3 噪声与功耗的权衡 5.2 速度与功耗的矛盾 5.2.1 提高采样速率所需的功耗分析 5.2.2 采用流水线结构或并行化SAR ADC的思路 5.2.3 针对高速低功耗的ADC架构创新 5.3 供电电压波动与鲁棒性 5.3.1 低压供电下的器件性能变化 5.3.2 模拟前端的低压设计考量 5.3.3 外部电压稳定机制的集成 5.4 接口与封装对低功耗SAR ADC的影响 5.4.1 数字接口的功耗优化 5.4.2 封装对寄生参数与信号完整性的影响 5.5 功耗建模与测量技术 5.5.1 静态与动态功耗的仿真与测量 5.5.2 实际应用中的功耗分析 5.5.3 功耗优化效果的评估方法 第六章 实际设计案例分析（选讲） 6.1 针对物联网应用的超低功耗SAR ADC 6.1.1 应用场景分析与需求定义 6.1.2 关键技术选型与设计实现 6.1.3 性能指标与功耗实测结果 6.2 移动设备中的低功耗SAR ADC 6.2.1 功耗约束与性能要求 6.2.2 针对性的低功耗设计策略 6.2.3 跨工艺节点的迁移与优化 6.3 电池供电传感器的SAR ADC设计 6.3.1 电池寿命优化目标 6.3.2 极低功耗架构的探索 6.3.3 整体系统功耗的考量 第七章 结论与展望 7.1 本研究的主要贡献与成果总结 7.2 当前低功耗SAR ADC设计面临的关键挑战 7.3 未来研究方向与发展趋势 7.3.1 新型低功耗ADC架构的探索 7.3.2 智能化与自适应设计 7.3.3 与先进CMOS工艺的深度融合 7.3.4 在新兴应用领域的拓展（例如：生物电子学、边缘计算） 参考文献 --- 第一章 引言 随着信息技术的飞速发展，数字信号处理（DSP）已渗透到我们生活的方方面面。从智能手机、物联网设备到医疗监测系统、汽车电子，对数字信号的采集、处理和分析需求日益增长。而模数转换器（ADC）作为连接物理世界与数字世界的桥梁，其性能直接决定了整个数字系统的精度、速度和功耗。在众多ADC架构中，逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）以其良好的精度、适中的速度和相对简单的结构，成为许多应用场景下的首选。 然而，随着便携式设备和无线传感网络的普及，对电子设备功耗的要求也达到了前所未有的高度。电池续航能力、设备发热以及环境友好性，都促使着对低功耗电子器件的持续需求。特别是在以电池为主要供能方式的物联网设备和可穿戴设备中，ADC的功耗更是成为制约其应用范围和寿命的关键因素。因此，如何设计出高精度、高性能且具备极低功耗特性的SAR ADC，已成为集成电路设计领域的研究热点和重要挑战。 逐次逼近型ADC的工作原理是通过一个数字-模拟转换器（DAC）与一个比较器配合，对输入模拟信号进行逐次逼近，从而将其转换为数字量。这种结构相较于并行型ADC，在功耗和面积上具有明显优势，同时相较于积分型ADC，又能提供更高的转换速度。然而，SAR ADC的功耗主要来自于其核心电路，包括采样保持（S/H）电路、DAC、比较器以及控制逻辑。如何在这些关键模块中实现功耗的有效降低，同时不牺牲ADC的关键性能指标，是设计低功耗SAR ADC的核心任务。 CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）作为当前主流的集成电路制造工艺，在低功耗设计方面展现出巨大潜力。通过精细的工艺控制、器件优化以及巧妙的电路设计，CMOS电路可以实现非常低的静态和动态功耗。本书将深入探讨低功耗CMOS电路设计技术在SAR ADC中的具体应用，分析各种低功耗设计策略的原理、实现方式以及对ADC性能的影响。 本书旨在系统性地梳理逐次逼近型ADC的基本原理，深入剖析其各个组成部分的功耗来源，并重点介绍当前最新的低功耗CMOS设计技术和SAR ADC的优化方法。我们将从基础的SAR ADC架构入手，逐步深入到现代低功耗SAR ADC的设计细节，探讨如何通过改进S/H电路、DAC、比较器以及控制逻辑来达到功耗优化的目标。同时，本书还将关注实际设计中可能遇到的挑战，例如噪声、速度与功耗的权衡，以及供电电压的鲁棒性等问题，并提供相应的解决方案。最后，通过对一些典型设计案例的分析，展示低功耗SAR ADC在实际应用中的价值和潜力。 本书的研究内容与贡献主要体现在以下几个方面： 系统性梳理SAR ADC功耗分析：对SAR ADC各模块的功耗进行细致的分解，阐述其产生机制，为后续的低功耗设计提供理论基础。 深入介绍低功耗CMOS技术：详细讲解适用于ADC设计的各类低功耗CMOS技术，包括亚阈值电路、动态电压调整、新型栅极设计等，并分析其在ADC中的具体应用。 聚焦现代SAR ADC优化策略：重点介绍当前研究前沿的低功耗SAR ADC优化技术，如“无时钟”S/H、动态电容DAC、低压比较器以及智能时钟管理等。 探讨设计中的权衡与挑战：深入分析低功耗设计过程中不可避免的性能权衡，如功耗与速度、功耗与精度之间的矛盾，以及实际应用中的鲁棒性问题。 提供设计实践指导：通过案例分析，展示如何将理论知识转化为实际设计，为读者提供工程实践的参考。 本书的目标读者包括对集成电路设计感兴趣的本科生、研究生，以及在模拟和混合信号IC设计领域工作的工程师。希望通过本书的阅读，读者能够对低功耗CMOS SAR ADC的设计有更深刻的理解，并能将其应用于实际的芯片设计工作中。 --- 第二章 逐次逼近型ADC的原理与基本结构 逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）是一种能够高效地将模拟信号转换为数字信号的电路。它的核心思想是通过反复比较和判断，逐步逼近输入模拟信号的真实值。一个典型的SAR ADC主要由采样保持（S/H）电路、数字-模拟转换器（DAC）、比较器和控制逻辑这四大模块构成。理解这些模块的功能、工作原理以及相互之间的协同关系，是掌握SAR ADC设计精髓的基础。 2.1 采样与保持（S/H）电路 S/H电路是SAR ADC的第一个关键环节，其主要作用是在ADC开始进行模数转换的瞬间，精确地“捕捉”输入模拟信号的电压值，并将其“保持”住，直到整个转换过程完成。这样做的目的是为了防止在ADC进行转换过程中，输入信号发生变化而导致量化误差。 2.1.1 S/H电路的功能与要求 S/H电路的首要功能是在采样阶段，以极高的速度跟随输入信号，确保在转换开始时的信号值被准确采集。其次，在保持阶段，它需要能够以非常低的漏电率，将采集到的电压值精确地保持住。这意味着S/H电路需要具备良好的输入阻抗（在采样阶段）、低的输出阻抗（在保持阶段），以及极低的输入漏电流和电容漏电流。此外，S/H电路的建立时间、孔径延迟（aperture delay）和孔径抖动（aperture jitter）也是影响ADC整体性能的关键参数。 2.1.2 S/H电路的几种典型实现方式 在CMOS工艺中，S/H电路有多种实现方式，其中最常见的是基于开关和电容的结构。 基本开关-电容（Switched-Capacitor, SC）S/H电路：这是最简单的一种形式，由一个模拟开关和一个采样电容组成。在采样阶段，开关导通，采样电容直接连接到输入信号，充电至输入电压。在保持阶段，开关断开，电容上的电压被存储起来，直到下一个采样周期。 精密S/H电路：为了减小电荷注入（charge injection）和漏电效应，会采用更复杂的结构，例如使用两个匹配的电容和两个反相控制的开关，或者使用栅控MOSFET作为开关，并采用电荷注入消除技术。 CMOS开关S/H电路：CMOS开关由PMOS和NMOS晶体管组成，其导通电阻随电压变化，这会对采样精度产生影响。优化开关的尺寸和工作区域，或者采用更先进的开关驱动技术，可以提高采样精度。 2.1.3 S/H电路的关键性能指标 获取时间（Acquisition Time）：S/H电路从开始采样到其输出电压稳定在输入信号值的某个精度范围内的所需时间。对于高速ADC，获取时间必须足够短。 漏电（Leakage）：在保持阶段，S/H电路的输出端存在漏电，会导致存储在电容上的电压随时间衰减，这被称为保持误差（droop rate）。 电荷注入（Charge Injection）：当模拟开关从导通状态切换到断开状态时，开关内部的栅极电荷会注入到采样电容中，导致采样电压发生偏移，这是一个重要的误差源。 孔径延迟（Aperture Delay）：S/H电路开始采样到其输出信号与输入信号相位相同的延迟。 孔径抖动（Aperture Jitter）：采样时钟信号存在的不确定性，会导致采样瞬间的输入信号值发生随机变化，从而引入噪声。 2.2 数字-模拟转换器（DAC） DAC是SAR ADC的核心组件之一，它负责将控制逻辑输出的数字码转换为相应的模拟电压或电流。在SAR ADC的工作过程中，DAC被用来提供一个“参考电压”或“逼近电压”，该电压与当前正在逼近的数字值相对应。比较器则将输入模拟信号与DAC输出的逼近电压进行比较，以决定下一轮逼近的方向。 2.2.1 DAC在SAR ADC中的作用 SAR ADC的逐次逼近过程可以形象地理解为“二分法”搜索。例如，对于一个N位的ADC，首先DAC输出满量程（FS）的一半电压（最高有效位，MSB）。比较器判断输入信号是大于还是小于这个电压。如果是大于，则MSB为1；如果是小于，则MSB为0。然后，DAC输出下一个bit对应的电压，并将其与前面确定的值相加（或相减），再进行比较，以此类推，直到最低有效位（LSB）。 2.2.2 几种典型的DAC结构 R-2R梯形DAC：由电阻和开关组成，结构相对简单，精度较高，但电阻匹配的精度要求高，且功耗相对较大，尤其是在高分辨率下。 电容开关DAC（Capacitor Array DAC）：由一系列电容和开关组成，利用电荷共享的原理进行数模转换。这种结构在CMOS工艺中非常容易集成，且功耗较低（主要为动态功耗），是SAR ADC中最常用的DAC结构。其基本原理是，通过选择性地连接不同的电容到参考电压，或者将已充电的电容与未充电的电容进行电荷共享，来产生所需的输出电压。 电阻-电容混合DAC：结合了电阻和电容的优点，但在SAR ADC中较少采用。 2.2.3 DAC的关键性能指标 分辨率（Resolution）：DAC能够区分的最小模拟电压或电流变化量，直接决定了ADC的量化精度。 非线性度（Non-linearity）：DAC输出模拟值与输入数字值之间的实际关系偏离理想直线程度的度量。微分非线性（DNL）和积分非线性（INL）是衡量DAC非线性度的两个重要指标。 建立时间（Settling Time）：DAC输出的模拟电压从一个值稳定到另一个值所需的最小时间。DAC的建立时间必须足够快，以满足ADC的整体转换速度要求。 输出阻抗（Output Impedance）：DAC输出端对电流的阻碍能力，会影响其与比较器的接口。 2.3 比较器 比较器是SAR ADC中另一个至关重要的组成部分。它的功能是接收来自S/H电路的采样电压和DAC输出的逼近电压，然后输出一个数字信号，指示这两个电压之间的大小关系。这个输出信号会直接影响控制逻辑对DAC的下一步操作。 2.3.1 比较器的功能与要求 比较器需要能够快速、准确地判断两个输入信号的大小。其主要要求包括： 低延时（Low Latency/Delay）：比较器在接收到输入信号后，必须在非常短的时间内给出输出结果，这是SAR ADC实现高速转换的关键。 高增益（High Gain）：微小的输入电压差就应该能够引起较大的输出变化，以确保区分精度。 低失调电压（Low Offset Voltage）：理想情况下，比较器在两个输入端电压相等时输出应处于中间状态（例如，如果输出是二值信号，则应在0和1之间）。实际的比较器会存在输入失调电压，这会引入量化误差。 高共模抑制比（High CMRR）：对输入信号的共模电压不敏感。 低功耗（Low Power Consumption）：尤其是在低功耗SAR ADC设计中，比较器的功耗是需要重点关注的。 2.3.2 几种典型的比较器结构 基本差分对（Differential Pair）比较器：由两对NMOS或PMOS晶体管构成，是最基础的比较器结构。其优点是结构简单，但增益和速度相对较低。 再生型比较器（Regenerative Comparator）：通过引入正反馈机制（例如，交叉耦合的反相器），可以在输入信号差值很小时，快速地将输出驱动到高或低电平。这类比较器具有较高的速度和增益，是SAR ADC中常用的选择。 混合信号比较器：在一些低电压或低功耗设计中，会采用混合信号的比较器，例如结合了一些模拟放大和数字再生技术。 低功耗比较器：可以通过减小晶体管尺寸、降低工作电压、采用亚阈值工作区域等方法来实现低功耗，但通常会牺牲一定的速度和精度。 2.3.3 比较器的关键性能指标 延时（Delay）：输入信号变化后，输出信号达到最终稳定状态所需的时间。 跨导（Transconductance）：输入电压变化量与引起的输出电流变化量的比值，反映了比较器的“灵敏度”。 输入失调电压（Input Offset Voltage）：在输入端串联一个电压源，使其输出达到零电平（或理想中间值）时，该电压源的电压值。 摆幅（Output Swing）：比较器输出电压的最大变化范围。 2.4 控制逻辑 控制逻辑是SAR ADC的“大脑”，它负责协调S/H电路、DAC和比较器的工作，以完成整个逐次逼近过程。它根据比较器的输出，一步步地调整DAC的输出，直到达到预设的转换精度。 2.4.1 SAR ADC的逐次逼近过程详解 以一个3位SAR ADC为例，其工作流程如下： 1. 采样阶段：S/H电路捕获输入模拟信号Vin，并将其电压保持在采样电容上。 2. 第一次比较（MSB）： DAC输出FS/2（对于3位，即4/8 FS）。 比较器比较Vin与DAC输出。 如果Vin > DAC输出，则MSB为1。DAC保持FS/2。 如果Vin < DAC输出，则MSB为0。DAC输出调整为0。 3. 第二次比较（次高位）： DAC输出在第一次结果的基础上，加上（或减去）FS/4（即（1/2 + 1/4） FS 或 （1/2 - 1/4） FS）。 比较器比较Vin与新的DAC输出。 根据比较结果，确定第二个bit。 4. 第三次比较（LSB）： DAC输出在第二次结果的基础上，加上（或减去）FS/8。 比较器比较Vin与最终的DAC输出。 根据比较结果，确定第三个bit。 5. 转换完成：累积的3位数字码就是对输入模拟信号的量化结果。 2.4.2 控制逻辑的状态机设计 控制逻辑通常用有限状态机（FSM）来实现。状态机定义了ADC在不同阶段的运行方式，例如“采样状态”、“保持状态”、“逼近状态0”、“逼近状态1”等等。每个状态都对应着对S/H、DAC和比较器的一系列控制信号。 2.4.3 控制逻辑的实现方式 有限状态机（Finite State Machine, FSM）：通过寄存器和组合逻辑实现，结构清晰，易于设计和调试。 硬连线逻辑（Hardwired Logic）：直接用逻辑门实现，速度可能更快，但设计复杂，修改不便。 2.5 SAR ADC的基本工作流程 总结来说，SAR ADC的基本工作流程可以概括为： 1. 采样（Sampling）：S/H电路将输入模拟信号采样并保持。 2. 决策（Decision）：比较器将保持的模拟信号与DAC产生的逼近电压进行比较。 3. 逼近（Approximation）：控制逻辑根据比较器的输出，调整DAC的输出，进行下一轮的逼近。 4. 迭代（Iteration）：重复决策和逼近过程，直到达到预设的位数。 5. 输出（Output）：输出最终的数字码。 在低功耗SAR ADC的设计中，每一个模块都需要精心优化，以降低其功耗。这涉及到对CMOS工艺特性的深刻理解，以及对各种低功耗设计技术的灵活运用。 ---

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这本《低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器》的扉页设计颇为考究，纸张质感温润，散发着淡淡的油墨香，让人心生亲近。从封面设计上看，它没有选择那种过于花哨、炫目的图示，而是以一种沉静而富有科技感的蓝色为主色调，辅以简洁明了的标题字体，仿佛预示着内容本身的严谨与深度。我当初购入此书，是被它“低功耗”和“逐次逼近型”这两个关键词所吸引。在当今电子设备日益小型化、长续航化的趋势下，对功耗的极致追求已成为核心竞争力，而ADC作为连接模拟世界与数字世界的关键桥梁，其功耗表现直接影响着整个系统的能效。逐次逼近型ADC因其结构相对简单、易于实现高精度且功耗适中等特点，在许多应用中占据重要地位。我个人对这类基础但又至关重要的模拟/混合信号处理技术一直充满好奇，希望能从中学习到如何设计出更优化的ADC电路，为下一代嵌入式系统和物联网设备贡献力量。这本书的出现，正好契合了我对这方面知识的渴求。

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总体而言，从我初步翻阅的感受来看，《低功耗CMOS逐次逼近型模数转换器》似乎是一本内容充实、结构合理、理论与实践兼顾的专业书籍。它涵盖了ADC设计中的两个核心要素——低功耗与逐次逼近架构，并且聚焦于CMOS这一主流工艺，这使得它在当前电子设计领域具有很高的参考价值。我期待在未来的阅读中，能够从中汲取到更多关于创新设计思路和工程实践经验的养分，为我在相关技术领域的研究和开发提供坚实的基础和有力的支持。它或许能成为我案头常备的参考资料，当我遇到技术瓶颈时，能够从中找到解决问题的线索和灵感。

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翻开书页，首先映入眼帘的是一个严谨的目录结构，细致地划分了ADC的原理、CMOS器件模型、低功耗设计策略、逐次逼近架构的实现细节以及相关的性能评估方法。尽管我还没有深入阅读每一个章节，但从目录的编排就能感受到作者在梳理和呈现知识点上的用心。特别是关于“低功耗设计策略”的章节，我非常期待能够看到一些前沿的、实用的技术解析，例如如何通过优化采样时钟、改进比较器设计、引入休眠模式，或者利用新型的低功耗CMOS工艺来实现功耗的突破。我曾经在一些项目经验中体会到，即使是很小的功耗优化，在批量生产的设备上累积起来也是非常可观的。因此，我非常希望这本书能够提供一些具体的电路设计技巧和仿真验证方法，帮助读者将理论知识转化为实际的工程应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书写风格给我的第一印象是务实而有条理。作者似乎倾向于用清晰、准确的语言来阐述复杂的概念，避免使用过于晦涩的术语，但又不失专业性。在一些关键的理论推导部分，我注意到作者会给出详细的步骤和清晰的公式，这对于我这种需要反复推敲理解的读者来说是十分友好的。我特别关注章节中对CMOS器件模型的介绍，因为ADC的性能和功耗很大程度上取决于其底层的器件特性。如果书中能够深入剖析不同工艺下的CMOS晶体管在低压、低功耗条件下的行为，并将其与ADC的整体设计联系起来，那将极大地提升我对ADC设计的理解深度。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我时不时会对照自己过去的一些设计经验和遇到的问题，来审视书中的内容。我相信，一本好的技术书籍，不仅仅是知识的传递，更能引发读者的思考，帮助他们解决实际工程中的难题。例如，在讨论逐次逼近型ADC的精度问题时，书中是否会深入探讨噪声、失配、非线性等因素对ADC性能的影响，并提出相应的补偿或改进措施？在“低功耗”的语境下，如何权衡功耗与速度、精度之间的矛盾，寻找最佳的设计点，也是我非常感兴趣的部分。这本书的体例，不知道是否会包含一些实际的案例分析或者仿真实例，如果能有，那无疑会大大增加其应用价值。

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讲的比较简洁，干货不多

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比较少见的国内写的关于数据转换器的书，可以看看，不过内容确实一般。

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一般

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讲的比较简洁，干货不多

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一般般，价格偏贵

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朱老师的新作，买回来看了看。内容挺丰富的，在国内的相关书籍中绝对的佳作了！

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