低功耗CMOS逐次逼近型模數轉換器 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃樟明，楊銀堂 著

圖書標籤:

• CMOS
• ADC
• 低功耗
• 模數轉換器
• 逐次逼近
• 模擬電路
• 集成電路
• 低功耗設計
• 信號處理
• 電子工程

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030454102

版次：1

商品編碼：11768636

包裝：平裝

開本：32開

齣版時間：2015-09-01

頁數：236

正文語種：中文

內容簡介

《低功耗CMOS逐次逼近型模數轉換器》係統介紹瞭低功耗CMOSSARA/D轉換器設計所涉及的一些關鍵設計問題，包括體係結構、高層次模型、電容開關時序、關鍵電路技術、低壓模擬電路、電容陣列布局等，對想深入低功耗CMOS混閤信號集成電路設計的設計人員和研究人員具有很強的指導意義和實用性。《低功耗CMOS逐次逼近型模數轉換器》所提齣的體係結構、電容開關時序及高層次模型、關鍵電路模塊都是經過流片驗證或Spice仿真驗證的，可以直接供讀者參考。《低功耗CMOS逐次逼近型模數轉換器》還介紹當前最新的流水綫SARA/D轉換設計技術和可配置A/D轉換器設計技術，是當前國外低功耗CMOS混閤信號集成電路的前沿研究內容。

目錄

前言
緒論
0.1 SARA／D轉換器的研究進展
0.2 本書的主要內容
參考文獻

第1章 SARA／D轉換器設計基礎
1.1 SARA／D轉換器的工作原理
1.2 電荷再分配D／A轉換電路
1.2.1 二進製權重電容D／A轉換器
1.2.2 分段式電容D／A轉換器
1.2.3 c.2 c式電容D／A轉換器
1.3 SARA／D轉換器的性能指標
1.3.1 靜態特性參數
1.3.2 動態特性參數
參考文獻

第2章 低功耗SARA，D轉換器關鍵設計技術
2.1 高效電容開關時序
2.1.1 傳統電容開關時序
2.1.2 節能電容開關時序
2.1.3 單調電容開關時序
2.1.4 Mbased電容開關時序
2.1.5 開關功耗分析
2.2 CMOS比較器
2.2.1 基本動態鎖存比較器
2.2.2 雙尾電流型動態鎖存比較器
2.2.3 動態比較器的失調
2.2.4 動態比較器的噪聲
2.3 SAR控製實現技術
2.3.1 傳統的SAR控製邏輯
2.3.2 SAR動態邏輯實現技術
參考文獻

第3章 低功耗SARA／D轉換器
3.1 一種10位1.0V300kS／sSARA／D轉換器
3.1.1 10位SARA／D轉換器結構
3.1.2 基於電容拆分技術的％M.based電容開關時序
3.1.3 自舉開關
3.1.4 動態比較器
3.1.5 基於動態邏輯的SAR控製技術
3.1.6 版圖設計
3.1.7 SARA／D轉換器測試
3.2 10位20kS／s0.6 V超低功耗SARA／D轉換器
3.2.1 10位SARADC的係統結構
3.2.2 新型低功耗DAC電容開關時序
3.2.3 自舉開關
3.2.4 SAR動態邏輯
3.2.5 實驗結果
3.3 一種8位0.3 5V10kS／s低功耗SARA／D轉換器
3.3.1 8位SARA／D轉換器結構
3.3.2 基於電容拆分技術的新型電容開關時序
3.3.3 低漏電、低失真自舉開關
3.3.4 襯底驅動全動態比較器
3.3.5 DAC陣列中的電容驅動開關
3.3.6 低漏電SAR控製邏輯
3.3.7 測試結果與討論
參考文獻

第4章 高精度SARA／D轉換器
4.1 高精度SARA／D轉換器的校準技術
4.1.1 模擬自校準技術
4.1.2 基於SplitADC的數字校準技術
4.2 SARA／D轉換器的電容失配和SplitADCLMS數字校準
4.2.1 16位SARA／D轉換器的基本結構
4.2.2 寄生電容和電容失配
4.2.3 基於SplitADC的LMS數字校準原理
4.2.4 基於SplitADC的LMS數字校準高層次建模
4.3 基於splitADcLMs數字校準技術的16位sARA／D轉換器
4.3.1 基本工作原理
4.3.2 關鍵模塊電路
4.3.3 仿真結果
4.4 基於Sub-radix.2 的SARA／D轉換器數字校準算法
4.4.1 SARA／D轉換器的廣義碼域綫性均衡器
4.4.2 DAC：失配誤差的數字可校準性
4.4.3 基於Sub-radix一2的SARA／[）轉換器
4.5 基於擾動數字校準的16位SAR～D轉換器
4.5.1 基於擾動的數字校準原理
4.5.2 16位1MS／sSARA／D轉換器
參考文獻

第5章 高速SARA，D轉換器
5.1 一種8位／10位可配置高速異步SARA／D轉換器
5.1.1 可配置SARA／D轉換器結構
5.1.2 電容DAC
5.1.3 高速比較器
5.1.4 異步SAR控製技術
5.1.5 A／D轉換器仿真結果
5.2 一種8位208MS／sSAR～D轉換器
5.2.1 高速采樣開關
5.2.2 高速可校準比較器
5.2.3 終端電容復用
5.2.4 校準位和邏輯控製
5.2.5 仿真結果
5.3 一種8位660MS／s異步SARA／D轉換器
5.3.1 異步時鍾産生電路
5.3.2 預置位技術
5.3.3 整體電路工作過程和邏輯控製
5.3.4 仿真結果
5.4 8位2.0GS／s時域交織SARA／D轉換器
5.4.1 時域交織A／D轉換器的誤差分析
5.4.2 基於模擬延遲鎖相環的時鍾産生器
5.4.3 子通道SARA／D轉換器架構與開關電容陣列
5.4.4 仿真結果
參考文獻

第6章 高速流水綫SARA，D轉換器
6.1 流水綫SARA／D轉換器基本原理
6.1.1 流水綫SARA／D轉換器的基本結構
6.1.2 SAR輔助型MDAC的工作原理
6.1.3 SAR輔助型：MDAC設計考慮
6.2 一種12位50MS／s流水綫SARA／D轉換器
6.2.1 係統結構
6.2.2 流水綫SARA／D轉換器的誤差分析
6.2.3 係統結構優化
6.2.4 SAR輔助型MDAC電路
6.2.5 增益自舉運算放大器
6.2.6 第二級SAR.A／D轉換器
6.2.7 內部時鍾産生電路
6.2.8 自舉開關電路
6.2.9 流片測試結果
6.3 一種基於過零檢測的10位50MS／s流水綫SAR～D轉換器
6.3.1 基於過零檢測器的開關電容電路
6.3.2 基於過零檢測器的流水綫SARA／D轉換器的非理想效應
6.3.3 基於過零檢測器的流水綫SARA／D轉換器係統設計
6.3.4 關鍵模塊電路
6.3.5 仿真結果
參考文獻

第7章 可配置循環型CMOSA，D轉換器
7.1 係統結構
7.1.1 循環型A／D轉換器基本原理
7.1.2 6～12位可配置低功耗循環型A／D轉換器係統結構
7.1.3 冗餘數字校準
7.1.4 多工作模式設計
7.2 關鍵模塊電路
7.2.1 采樣保持電路基本原理
7.2.2 餘量增益電路
7.2.3 可配置CMOS運算放大器
7.2.4 動態比較器
7.2.5 非交疊時鍾産生模塊
7.3 整體性能仿真和版圖布局
7.3.1 動態性能仿真結果
7.3.2 功耗仿真
7.3.3 版圖布局
參考文獻

前言/序言

目錄 第一章 引言 1.1 模數轉換器的關鍵作用 1.2 數字信號處理的普及與ADC的需求 1.3 低功耗設計的迫切性 1.4 逐次逼近型ADC的優勢 1.5 本書的研究內容與貢獻 第二章 逐次逼近型ADC的原理與基本結構 2.1 采樣與保持（S/H）電路 2.1.1 S/H電路的功能與要求 2.1.2 S/H電路的幾種典型實現方式（例如：開關電容、CMOS開關） 2.1.3 S/H電路的關鍵性能指標（例如：獲取時間、漏電、電荷注入） 2.2 數字-模擬轉換器（DAC） 2.2.1 DAC在SAR ADC中的作用 2.2.2 幾種典型的DAC結構（例如：R-2R梯形DAC、電容開關DAC） 2.2.3 DAC的關鍵性能指標（例如：分辨率、非綫性度、建立時間） 2.3 比較器 2.3.1 比較器的功能與要求 2.3.2 幾種典型的比較器結構（例如：差分對、再生型比較器） 2.3.3 比較器的關鍵性能指標（例如：延時、跨導、輸入失調電壓） 2.4 控製邏輯 2.4.1 SAR ADC的逐次逼近過程詳解 2.4.2 控製邏輯的狀態機設計 2.4.3 控製邏輯的實現方式（例如：有限狀態機、硬連綫邏輯） 2.5 SAR ADC的基本工作流程 第三章 低功耗CMOS電路設計技術 3.1 CMOS工藝的基本特性與功耗來源 3.1.1 靜態功耗（亞閾值漏電、柵極漏電） 3.1.2 動態功耗（開關損耗、短路電流） 3.2 降低CMOS功耗的通用策略 3.2.1 降低工作電壓（Vt降低、多閾值CMOS） 3.2.2 降低時鍾頻率 3.2.3 優化電路結構與管尺比 3.2.4 動態電壓頻率調整（DVFS） 3.2.5 亞閾值電路設計 3.3 低功耗S/H電路設計 3.3.1 降低采樣電容的漏電 3.3.2 優化開關的電荷注入 3.3.3 采用更高效的S/H架構（例如：無時鍾電荷注入消除S/H） 3.4 低功耗DAC設計 3.4.1 減小DAC的電容數量或電阻值 3.4.2 優化DAC的開關控製策略 3.4.3 采用低功耗DAC架構（例如：電容陣列DAC、混閤式DAC） 3.5 低功耗比較器設計 3.5.1 降低比較器的開關功耗 3.5.2 采用亞閾值或近閾值區域工作的比較器 3.5.3 優化比較器的再生速度與功耗權衡 3.6 低功耗控製邏輯設計 3.6.1 優化狀態機設計，減少時鍾開關次數 3.6.2 采用低功耗邏輯門設計 3.6.3 異步邏輯設計在控製邏輯中的應用 第四章 現代SAR ADC的低功耗優化技術 4.1 改進的采樣與保持電路 4.1.1 “無時鍾”S/H技術的詳細解析 4.1.2 犧牲部分綫性度以換取功耗降低的技術（例如：自校準S/H） 4.1.3 具有低功耗特性的新型S/H架構 4.2 高效能DAC技術 4.2.1 動態電容DAC（DCC）的設計與優化 4.2.2 紋波消除與平均化技術在DAC中的應用 4.2.3 混閤式DAC架構的功耗分析 4.3 亞閾值或低電壓比較器設計 4.3.1 針對低壓環境的比較器設計挑戰 4.3.2 采用動態增強的亞閾值比較器 4.3.3 混閤信號比較器設計 4.4 智能控製邏輯與時鍾管理 4.4.1 動態調整逼近過程的自適應SAR邏輯 4.4.2 基於輸入信號特性的時鍾門控技術 4.4.3 減少控製信號切換的異步控製策略 4.5 功耗與性能的權衡優化 4.5.1 功耗-分辨率-速度的三角關係 4.5.2 基於應用需求的定製化設計 4.5.3 仿真工具在功耗優化中的作用 第五章 SAR ADC在低功耗應用中的挑戰與解決方案 5.1 噪聲與失真對低功耗SAR ADC的影響 5.1.1 采樣噪聲、量化噪聲的來源與抑製 5.1.2 DAC非綫性度對ADC性能的影響 5.1.3 噪聲與功耗的權衡 5.2 速度與功耗的矛盾 5.2.1 提高采樣速率所需的功耗分析 5.2.2 采用流水綫結構或並行化SAR ADC的思路 5.2.3 針對高速低功耗的ADC架構創新 5.3 供電電壓波動與魯棒性 5.3.1 低壓供電下的器件性能變化 5.3.2 模擬前端的低壓設計考量 5.3.3 外部電壓穩定機製的集成 5.4 接口與封裝對低功耗SAR ADC的影響 5.4.1 數字接口的功耗優化 5.4.2 封裝對寄生參數與信號完整性的影響 5.5 功耗建模與測量技術 5.5.1 靜態與動態功耗的仿真與測量 5.5.2 實際應用中的功耗分析 5.5.3 功耗優化效果的評估方法 第六章 實際設計案例分析（選講） 6.1 針對物聯網應用的超低功耗SAR ADC 6.1.1 應用場景分析與需求定義 6.1.2 關鍵技術選型與設計實現 6.1.3 性能指標與功耗實測結果 6.2 移動設備中的低功耗SAR ADC 6.2.1 功耗約束與性能要求 6.2.2 針對性的低功耗設計策略 6.2.3 跨工藝節點的遷移與優化 6.3 電池供電傳感器的SAR ADC設計 6.3.1 電池壽命優化目標 6.3.2 極低功耗架構的探索 6.3.3 整體係統功耗的考量 第七章 結論與展望 7.1 本研究的主要貢獻與成果總結 7.2 當前低功耗SAR ADC設計麵臨的關鍵挑戰 7.3 未來研究方嚮與發展趨勢 7.3.1 新型低功耗ADC架構的探索 7.3.2 智能化與自適應設計 7.3.3 與先進CMOS工藝的深度融閤 7.3.4 在新興應用領域的拓展（例如：生物電子學、邊緣計算） 參考文獻 --- 第一章 引言 隨著信息技術的飛速發展，數字信號處理（DSP）已滲透到我們生活的方方麵麵。從智能手機、物聯網設備到醫療監測係統、汽車電子，對數字信號的采集、處理和分析需求日益增長。而模數轉換器（ADC）作為連接物理世界與數字世界的橋梁，其性能直接決定瞭整個數字係統的精度、速度和功耗。在眾多ADC架構中，逐次逼近型模數轉換器（SAR ADC）以其良好的精度、適中的速度和相對簡單的結構，成為許多應用場景下的首選。 然而，隨著便攜式設備和無綫傳感網絡的普及，對電子設備功耗的要求也達到瞭前所未有的高度。電池續航能力、設備發熱以及環境友好性，都促使著對低功耗電子器件的持續需求。特彆是在以電池為主要供能方式的物聯網設備和可穿戴設備中，ADC的功耗更是成為製約其應用範圍和壽命的關鍵因素。因此，如何設計齣高精度、高性能且具備極低功耗特性的SAR ADC，已成為集成電路設計領域的研究熱點和重要挑戰。 逐次逼近型ADC的工作原理是通過一個數字-模擬轉換器（DAC）與一個比較器配閤，對輸入模擬信號進行逐次逼近，從而將其轉換為數字量。這種結構相較於並行型ADC，在功耗和麵積上具有明顯優勢，同時相較於積分型ADC，又能提供更高的轉換速度。然而，SAR ADC的功耗主要來自於其核心電路，包括采樣保持（S/H）電路、DAC、比較器以及控製邏輯。如何在這些關鍵模塊中實現功耗的有效降低，同時不犧牲ADC的關鍵性能指標，是設計低功耗SAR ADC的核心任務。 CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）作為當前主流的集成電路製造工藝，在低功耗設計方麵展現齣巨大潛力。通過精細的工藝控製、器件優化以及巧妙的電路設計，CMOS電路可以實現非常低的靜態和動態功耗。本書將深入探討低功耗CMOS電路設計技術在SAR ADC中的具體應用，分析各種低功耗設計策略的原理、實現方式以及對ADC性能的影響。 本書旨在係統性地梳理逐次逼近型ADC的基本原理，深入剖析其各個組成部分的功耗來源，並重點介紹當前最新的低功耗CMOS設計技術和SAR ADC的優化方法。我們將從基礎的SAR ADC架構入手，逐步深入到現代低功耗SAR ADC的設計細節，探討如何通過改進S/H電路、DAC、比較器以及控製邏輯來達到功耗優化的目標。同時，本書還將關注實際設計中可能遇到的挑戰，例如噪聲、速度與功耗的權衡，以及供電電壓的魯棒性等問題，並提供相應的解決方案。最後，通過對一些典型設計案例的分析，展示低功耗SAR ADC在實際應用中的價值和潛力。 本書的研究內容與貢獻主要體現在以下幾個方麵： 係統性梳理SAR ADC功耗分析：對SAR ADC各模塊的功耗進行細緻的分解，闡述其産生機製，為後續的低功耗設計提供理論基礎。 深入介紹低功耗CMOS技術：詳細講解適用於ADC設計的各類低功耗CMOS技術，包括亞閾值電路、動態電壓調整、新型柵極設計等，並分析其在ADC中的具體應用。 聚焦現代SAR ADC優化策略：重點介紹當前研究前沿的低功耗SAR ADC優化技術，如“無時鍾”S/H、動態電容DAC、低壓比較器以及智能時鍾管理等。 探討設計中的權衡與挑戰：深入分析低功耗設計過程中不可避免的性能權衡，如功耗與速度、功耗與精度之間的矛盾，以及實際應用中的魯棒性問題。 提供設計實踐指導：通過案例分析，展示如何將理論知識轉化為實際設計，為讀者提供工程實踐的參考。 本書的目標讀者包括對集成電路設計感興趣的本科生、研究生，以及在模擬和混閤信號IC設計領域工作的工程師。希望通過本書的閱讀，讀者能夠對低功耗CMOS SAR ADC的設計有更深刻的理解，並能將其應用於實際的芯片設計工作中。 --- 第二章 逐次逼近型ADC的原理與基本結構 逐次逼近型模數轉換器（SAR ADC）是一種能夠高效地將模擬信號轉換為數字信號的電路。它的核心思想是通過反復比較和判斷，逐步逼近輸入模擬信號的真實值。一個典型的SAR ADC主要由采樣保持（S/H）電路、數字-模擬轉換器（DAC）、比較器和控製邏輯這四大模塊構成。理解這些模塊的功能、工作原理以及相互之間的協同關係，是掌握SAR ADC設計精髓的基礎。 2.1 采樣與保持（S/H）電路 S/H電路是SAR ADC的第一個關鍵環節，其主要作用是在ADC開始進行模數轉換的瞬間，精確地“捕捉”輸入模擬信號的電壓值，並將其“保持”住，直到整個轉換過程完成。這樣做的目的是為瞭防止在ADC進行轉換過程中，輸入信號發生變化而導緻量化誤差。 2.1.1 S/H電路的功能與要求 S/H電路的首要功能是在采樣階段，以極高的速度跟隨輸入信號，確保在轉換開始時的信號值被準確采集。其次，在保持階段，它需要能夠以非常低的漏電率，將采集到的電壓值精確地保持住。這意味著S/H電路需要具備良好的輸入阻抗（在采樣階段）、低的輸齣阻抗（在保持階段），以及極低的輸入漏電流和電容漏電流。此外，S/H電路的建立時間、孔徑延遲（aperture delay）和孔徑抖動（aperture jitter）也是影響ADC整體性能的關鍵參數。 2.1.2 S/H電路的幾種典型實現方式 在CMOS工藝中，S/H電路有多種實現方式，其中最常見的是基於開關和電容的結構。 基本開關-電容（Switched-Capacitor, SC）S/H電路：這是最簡單的一種形式，由一個模擬開關和一個采樣電容組成。在采樣階段，開關導通，采樣電容直接連接到輸入信號，充電至輸入電壓。在保持階段，開關斷開，電容上的電壓被存儲起來，直到下一個采樣周期。 精密S/H電路：為瞭減小電荷注入（charge injection）和漏電效應，會采用更復雜的結構，例如使用兩個匹配的電容和兩個反相控製的開關，或者使用柵控MOSFET作為開關，並采用電荷注入消除技術。 CMOS開關S/H電路：CMOS開關由PMOS和NMOS晶體管組成，其導通電阻隨電壓變化，這會對采樣精度産生影響。優化開關的尺寸和工作區域，或者采用更先進的開關驅動技術，可以提高采樣精度。 2.1.3 S/H電路的關鍵性能指標 獲取時間（Acquisition Time）：S/H電路從開始采樣到其輸齣電壓穩定在輸入信號值的某個精度範圍內的所需時間。對於高速ADC，獲取時間必須足夠短。 漏電（Leakage）：在保持階段，S/H電路的輸齣端存在漏電，會導緻存儲在電容上的電壓隨時間衰減，這被稱為保持誤差（droop rate）。 電荷注入（Charge Injection）：當模擬開關從導通狀態切換到斷開狀態時，開關內部的柵極電荷會注入到采樣電容中，導緻采樣電壓發生偏移，這是一個重要的誤差源。 孔徑延遲（Aperture Delay）：S/H電路開始采樣到其輸齣信號與輸入信號相位相同的延遲。 孔徑抖動（Aperture Jitter）：采樣時鍾信號存在的不確定性，會導緻采樣瞬間的輸入信號值發生隨機變化，從而引入噪聲。 2.2 數字-模擬轉換器（DAC） DAC是SAR ADC的核心組件之一，它負責將控製邏輯輸齣的數字碼轉換為相應的模擬電壓或電流。在SAR ADC的工作過程中，DAC被用來提供一個“參考電壓”或“逼近電壓”，該電壓與當前正在逼近的數字值相對應。比較器則將輸入模擬信號與DAC輸齣的逼近電壓進行比較，以決定下一輪逼近的方嚮。 2.2.1 DAC在SAR ADC中的作用 SAR ADC的逐次逼近過程可以形象地理解為“二分法”搜索。例如，對於一個N位的ADC，首先DAC輸齣滿量程（FS）的一半電壓（最高有效位，MSB）。比較器判斷輸入信號是大於還是小於這個電壓。如果是大於，則MSB為1；如果是小於，則MSB為0。然後，DAC輸齣下一個bit對應的電壓，並將其與前麵確定的值相加（或相減），再進行比較，以此類推，直到最低有效位（LSB）。 2.2.2 幾種典型的DAC結構 R-2R梯形DAC：由電阻和開關組成，結構相對簡單，精度較高，但電阻匹配的精度要求高，且功耗相對較大，尤其是在高分辨率下。 電容開關DAC（Capacitor Array DAC）：由一係列電容和開關組成，利用電荷共享的原理進行數模轉換。這種結構在CMOS工藝中非常容易集成，且功耗較低（主要為動態功耗），是SAR ADC中最常用的DAC結構。其基本原理是，通過選擇性地連接不同的電容到參考電壓，或者將已充電的電容與未充電的電容進行電荷共享，來産生所需的輸齣電壓。 電阻-電容混閤DAC：結閤瞭電阻和電容的優點，但在SAR ADC中較少采用。 2.2.3 DAC的關鍵性能指標 分辨率（Resolution）：DAC能夠區分的最小模擬電壓或電流變化量，直接決定瞭ADC的量化精度。 非綫性度（Non-linearity）：DAC輸齣模擬值與輸入數字值之間的實際關係偏離理想直綫程度的度量。微分非綫性（DNL）和積分非綫性（INL）是衡量DAC非綫性度的兩個重要指標。 建立時間（Settling Time）：DAC輸齣的模擬電壓從一個值穩定到另一個值所需的最小時間。DAC的建立時間必須足夠快，以滿足ADC的整體轉換速度要求。 輸齣阻抗（Output Impedance）：DAC輸齣端對電流的阻礙能力，會影響其與比較器的接口。 2.3 比較器 比較器是SAR ADC中另一個至關重要的組成部分。它的功能是接收來自S/H電路的采樣電壓和DAC輸齣的逼近電壓，然後輸齣一個數字信號，指示這兩個電壓之間的大小關係。這個輸齣信號會直接影響控製邏輯對DAC的下一步操作。 2.3.1 比較器的功能與要求 比較器需要能夠快速、準確地判斷兩個輸入信號的大小。其主要要求包括： 低延時（Low Latency/Delay）：比較器在接收到輸入信號後，必須在非常短的時間內給齣輸齣結果，這是SAR ADC實現高速轉換的關鍵。 高增益（High Gain）：微小的輸入電壓差就應該能夠引起較大的輸齣變化，以確保區分精度。 低失調電壓（Low Offset Voltage）：理想情況下，比較器在兩個輸入端電壓相等時輸齣應處於中間狀態（例如，如果輸齣是二值信號，則應在0和1之間）。實際的比較器會存在輸入失調電壓，這會引入量化誤差。 高共模抑製比（High CMRR）：對輸入信號的共模電壓不敏感。 低功耗（Low Power Consumption）：尤其是在低功耗SAR ADC設計中，比較器的功耗是需要重點關注的。 2.3.2 幾種典型的比較器結構 基本差分對（Differential Pair）比較器：由兩對NMOS或PMOS晶體管構成，是最基礎的比較器結構。其優點是結構簡單，但增益和速度相對較低。 再生型比較器（Regenerative Comparator）：通過引入正反饋機製（例如，交叉耦閤的反相器），可以在輸入信號差值很小時，快速地將輸齣驅動到高或低電平。這類比較器具有較高的速度和增益，是SAR ADC中常用的選擇。 混閤信號比較器：在一些低電壓或低功耗設計中，會采用混閤信號的比較器，例如結閤瞭一些模擬放大和數字再生技術。 低功耗比較器：可以通過減小晶體管尺寸、降低工作電壓、采用亞閾值工作區域等方法來實現低功耗，但通常會犧牲一定的速度和精度。 2.3.3 比較器的關鍵性能指標 延時（Delay）：輸入信號變化後，輸齣信號達到最終穩定狀態所需的時間。 跨導（Transconductance）：輸入電壓變化量與引起的輸齣電流變化量的比值，反映瞭比較器的“靈敏度”。 輸入失調電壓（Input Offset Voltage）：在輸入端串聯一個電壓源，使其輸齣達到零電平（或理想中間值）時，該電壓源的電壓值。 擺幅（Output Swing）：比較器輸齣電壓的最大變化範圍。 2.4 控製邏輯 控製邏輯是SAR ADC的“大腦”，它負責協調S/H電路、DAC和比較器的工作，以完成整個逐次逼近過程。它根據比較器的輸齣，一步步地調整DAC的輸齣，直到達到預設的轉換精度。 2.4.1 SAR ADC的逐次逼近過程詳解 以一個3位SAR ADC為例，其工作流程如下： 1. 采樣階段：S/H電路捕獲輸入模擬信號Vin，並將其電壓保持在采樣電容上。 2. 第一次比較（MSB）： DAC輸齣FS/2（對於3位，即4/8 FS）。 比較器比較Vin與DAC輸齣。 如果Vin > DAC輸齣，則MSB為1。DAC保持FS/2。 如果Vin < DAC輸齣，則MSB為0。DAC輸齣調整為0。 3. 第二次比較（次高位）： DAC輸齣在第一次結果的基礎上，加上（或減去）FS/4（即（1/2 + 1/4） FS 或 （1/2 - 1/4） FS）。 比較器比較Vin與新的DAC輸齣。 根據比較結果，確定第二個bit。 4. 第三次比較（LSB）： DAC輸齣在第二次結果的基礎上，加上（或減去）FS/8。 比較器比較Vin與最終的DAC輸齣。 根據比較結果，確定第三個bit。 5. 轉換完成：纍積的3位數字碼就是對輸入模擬信號的量化結果。 2.4.2 控製邏輯的狀態機設計 控製邏輯通常用有限狀態機（FSM）來實現。狀態機定義瞭ADC在不同階段的運行方式，例如“采樣狀態”、“保持狀態”、“逼近狀態0”、“逼近狀態1”等等。每個狀態都對應著對S/H、DAC和比較器的一係列控製信號。 2.4.3 控製邏輯的實現方式 有限狀態機（Finite State Machine, FSM）：通過寄存器和組閤邏輯實現，結構清晰，易於設計和調試。 硬連綫邏輯（Hardwired Logic）：直接用邏輯門實現，速度可能更快，但設計復雜，修改不便。 2.5 SAR ADC的基本工作流程 總結來說，SAR ADC的基本工作流程可以概括為： 1. 采樣（Sampling）：S/H電路將輸入模擬信號采樣並保持。 2. 決策（Decision）：比較器將保持的模擬信號與DAC産生的逼近電壓進行比較。 3. 逼近（Approximation）：控製邏輯根據比較器的輸齣，調整DAC的輸齣，進行下一輪的逼近。 4. 迭代（Iteration）：重復決策和逼近過程，直到達到預設的位數。 5. 輸齣（Output）：輸齣最終的數字碼。 在低功耗SAR ADC的設計中，每一個模塊都需要精心優化，以降低其功耗。這涉及到對CMOS工藝特性的深刻理解，以及對各種低功耗設計技術的靈活運用。 ---

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這本《低功耗CMOS逐次逼近型模數轉換器》的扉頁設計頗為考究，紙張質感溫潤，散發著淡淡的油墨香，讓人心生親近。從封麵設計上看，它沒有選擇那種過於花哨、炫目的圖示，而是以一種沉靜而富有科技感的藍色為主色調，輔以簡潔明瞭的標題字體，仿佛預示著內容本身的嚴謹與深度。我當初購入此書，是被它“低功耗”和“逐次逼近型”這兩個關鍵詞所吸引。在當今電子設備日益小型化、長續航化的趨勢下，對功耗的極緻追求已成為核心競爭力，而ADC作為連接模擬世界與數字世界的關鍵橋梁，其功耗錶現直接影響著整個係統的能效。逐次逼近型ADC因其結構相對簡單、易於實現高精度且功耗適中等特點，在許多應用中占據重要地位。我個人對這類基礎但又至關重要的模擬/混閤信號處理技術一直充滿好奇，希望能從中學習到如何設計齣更優化的ADC電路，為下一代嵌入式係統和物聯網設備貢獻力量。這本書的齣現，正好契閤瞭我對這方麵知識的渴求。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書寫風格給我的第一印象是務實而有條理。作者似乎傾嚮於用清晰、準確的語言來闡述復雜的概念，避免使用過於晦澀的術語，但又不失專業性。在一些關鍵的理論推導部分，我注意到作者會給齣詳細的步驟和清晰的公式，這對於我這種需要反復推敲理解的讀者來說是十分友好的。我特彆關注章節中對CMOS器件模型的介紹，因為ADC的性能和功耗很大程度上取決於其底層的器件特性。如果書中能夠深入剖析不同工藝下的CMOS晶體管在低壓、低功耗條件下的行為，並將其與ADC的整體設計聯係起來，那將極大地提升我對ADC設計的理解深度。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀過程中，我時不時會對照自己過去的一些設計經驗和遇到的問題，來審視書中的內容。我相信，一本好的技術書籍，不僅僅是知識的傳遞，更能引發讀者的思考，幫助他們解決實際工程中的難題。例如，在討論逐次逼近型ADC的精度問題時，書中是否會深入探討噪聲、失配、非綫性等因素對ADC性能的影響，並提齣相應的補償或改進措施？在“低功耗”的語境下，如何權衡功耗與速度、精度之間的矛盾，尋找最佳的設計點，也是我非常感興趣的部分。這本書的體例，不知道是否會包含一些實際的案例分析或者仿真實例，如果能有，那無疑會大大增加其應用價值。

評分☆☆☆☆☆

總體而言，從我初步翻閱的感受來看，《低功耗CMOS逐次逼近型模數轉換器》似乎是一本內容充實、結構閤理、理論與實踐兼顧的專業書籍。它涵蓋瞭ADC設計中的兩個核心要素——低功耗與逐次逼近架構，並且聚焦於CMOS這一主流工藝，這使得它在當前電子設計領域具有很高的參考價值。我期待在未來的閱讀中，能夠從中汲取到更多關於創新設計思路和工程實踐經驗的養分，為我在相關技術領域的研究和開發提供堅實的基礎和有力的支持。它或許能成為我案頭常備的參考資料，當我遇到技術瓶頸時，能夠從中找到解決問題的綫索和靈感。

評分☆☆☆☆☆

翻開書頁，首先映入眼簾的是一個嚴謹的目錄結構，細緻地劃分瞭ADC的原理、CMOS器件模型、低功耗設計策略、逐次逼近架構的實現細節以及相關的性能評估方法。盡管我還沒有深入閱讀每一個章節，但從目錄的編排就能感受到作者在梳理和呈現知識點上的用心。特彆是關於“低功耗設計策略”的章節，我非常期待能夠看到一些前沿的、實用的技術解析，例如如何通過優化采樣時鍾、改進比較器設計、引入休眠模式，或者利用新型的低功耗CMOS工藝來實現功耗的突破。我曾經在一些項目經驗中體會到，即使是很小的功耗優化，在批量生産的設備上纍積起來也是非常可觀的。因此，我非常希望這本書能夠提供一些具體的電路設計技巧和仿真驗證方法，幫助讀者將理論知識轉化為實際的工程應用。

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書還是不錯的，言簡意賅。。。

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比較少見的國內寫的關於數據轉換器的書，可以看看，不過內容確實一般。

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一般

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一般

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不錯，物美價廉，值得購買。

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一般，講的不是很清晰，幾乎把國外的paper抄瞭一遍，還沒有說明白。

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比較少見的國內寫的關於數據轉換器的書，可以看看，不過內容確實一般。

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不錯，每章都有相應信息，比較全麵。