VirtuosoADC比较电路版图设计+结构框图+仿真分析+原理图 第3页
图2.1.1 闪烁型A/D转换电路结构框图2.1.2 电容积分型A、D转换电路
电容积分型A/D转换是一种以时间作为中间变量的间接方式的A/D转换方式，结构框图如图2.1.2。它通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔，并在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。这种转换电路的优点是抗干扰能力较强，主要因为前端使用了积分器，其积分相当于对长时间采样的测量过程求平均值，能抑制高频噪声和固定工频干扰，在增加分辨率的同时减小噪音；并且对电路元器件的精度要求不高，可以用精度比较低的元器件制成精度较高的A/D转换器。缺点是转换时间随分辨率成指数增长，转换速度比非积分型器件要慢许多，但适合于传感器、数字仪表等低速精密测量领域。在需要提高转换速度的场合，可以使用多斜率积分型和新颖的基于电流模式的算法等。 图2.1.2 电容积分烁型A/D转换电路结构框图
2.1.3 逐次逼近型A/D转换电路
逐次逼近型A/D转换电路使用二分搜索算法，结构框图如图2.1.3。启动转换后，先将逐次逼近寄存器SAR最高位置“1”，其余位置“0”，相当于取参考电压 的l/2与输入电压 进行比较。若 /2 ，那么将最高位置“0”；此后次高位置“1”，相当于在1/2范围中再对半搜索。．若 /2 那么最高位和次高位均为1，这相当于在另一个1/2 范围中再作对半搜索。如此进行直到SAR的所有位都在逐次逼近过程中被确定。SAR的输出即为所需的二进制数字量。由此可见，这类A/D转换器在一个时钟周期只完成一位转换。若要获得N位的分辨率，它就必须执行N次比较操作，因此转换速度慢。它的优点是占用面积小，复杂度和功耗通常低于其它类型的A/D转换电路，同时分辨率也较高，且不存在延迟问题。逐次逼近型A/D转换电路的性能主要取决于N位D/A转换器。早期的D/A转换器用精密电阻网络来实现，精度不高；目前多采用的以电容阵列为基础的电荷重分布型D/A转换器，可以达到很毕业论文
http://www.751com.cn高的精度，分辨率最高达到22 bit，在此基础上实现的A/D转换电路精度可达16 bit。相对于传统的二分搜索算法，双逐次逼近算法、双抽样技术等可以有效地提高转换速度。
图2.1.3 电容积分烁型A/D转换电路结构框图2.1.4 Σ-△型A/D转换电路
Σ-△型A/D转换则是用过采样技术实现，结构框图如图2.1.4所示，它分为模拟 Σ-△调制器和数字抽取滤波器两部分。 Σ-△调制器是以极高的采样率对输入的模拟信号采样，并对两个采样之间的差值进行低位量化，产生用低位码表示的高速 Σ-△数字流；然后将其送到数字抽取滤波器进行抽取滤波，得到高分辨率的数字信号。 Σ-△型A/D转换的突出优本文来自辣*文~论-文^网点是转换精度高，可达24 bit以上。它将过采样技术和噪声整形技术、数字滤波技术相结合来获得高分辨率和理想的噪声衰减特性。其特点是只需要少量关键的模拟器件，大部分功能都在数字领域完成。这样能充分利用成熟的数字处理技术，可以实现与数字系统的集成，同时降低对元器件匹配精度的要求。但过采样技术要求采样频率远高于输入信号频率，限制了输入信号的带宽；且随着过采样率的增加，功耗会大大增加。因此，这类A/D芯片主要应用于音频、数据测量等低频高分辨率场合。为了将 Σ-△型A/D转换电路与高速应用相结合，可采用多级噪声整形结构、多位量化法等方法，它们均能在保证高分辨率的前提下通过适当降低过采样率来达到提高转换速率的目的。
图2.1.4 Σ-△型A/D转换电路结构框图2.1.5流水线型A/D转换电路
流水线型A/D转换电路采用多个低分辨率的闪烁型A/D转换电路对采样信号进行分级量化，然后将各级的数字输出进行延迟和组合校正，产生一个高分辨率的数字输出。图2.1.5所示为走级流水线型A/D转换电路的结构框图。每一级都包含抽样保持电路、低分辨率的A/D子转换电路、低分辨率的D/A转换电路、减法器和级间增益放大器。这种A/D转换电路的优点是：每级都有独立的抽样/保持电路，可以同时对前一级的余量进行处理，达到很高的转换速率；每一级数字输出都有冗余位，可以利用数字校正技术消除冗余，提高分辨率；与同分辨率的闪烁型A/D转换电路相比，它能大大降低电路规模与功耗。但它也存在一些缺点：需要复杂的基准电路与偏置结构；输入信号必须穿过数级电路，造成流水线延迟；而各级输出必须要严格同步；要求5O％ 的占空因数以及最小的时钟频率等。为了提高流水线型A/D转换电路的性能，采用了多种方法。如采用开环结构、双抽样等新技术来提高速度；采用自我校正算法、背景校正算法等新的数字校正算法来提高分辨率。流水线型A/D转换还可以在保持高速高分辨率的同时，采用各种技巧来减少功耗。比如流水线各级组件的按比例减小，使用动态比较器、运算放大器的共用等都被提出；特别是低电压电源的使用，给流水线型A/D提出了更高的设计要求。
图2.1.4 流水线型A/D转换电路结构框图
2.2 本文版图设计的A/D电路详情
这文设计的A/D电路是电容积分型A/D电路。电路的具体结果如图2.2.1所示。
图2.2.1 A/D转换电路结构框图
本文版图设计的是二级比较模块。是将一级比较器中输出的8组数据进行比较得出一个64位的数，将这结果再送到译码器中。图2.2.2是其中一个比较器。
图2.2.2 比较器简图3.版图前准备3.1电路原理图分析
我们拿到电路原理图之后，不是立刻就开始进行版图设计，而是先对电路原理图进行分析。如果你没有对电路原理图进行分析和了解就草率的进行版图设计，那么你所画出来的版图可能就是废品，你所做的努力都是白费。所以我们拿到电路原理图之后首先我们要向电路设计者问清楚这电路应该要注意什么地方，对电源有什么要求等等。
在画版图前，我们都要首先注意以下几点：
1.通过的最大电流
电路原理图中通过的最大电流是多少，因为你不注意电流的大小，那么有可能会导致你画的版图的电源金属层因不能通过这么大的电流而烧毁，也有可能因为你画的金属层太大导致浪费了面积。图3.1所示的是这次电路中通过的最大电流。
图3.1当我们知道了电路需要通过的最大电流之后我们就要从我们的工艺设计手册中找到关于一条金属线能安全承受的最大的电流，之后我们通过这一信息来确定金属线的宽度。一条导线所能承受的电流（I）等于金属线的宽度（W）乘以电流常数（ ）,即 。
所以： 还有其他需要注意的电流： 图3.2 电流标示
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