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6bitFlashADC电路的设计
 
 
李婷 黎涛 苏庆 魏一方
摘 要：模数转换器（ADC）是模拟信号和数字信号之间重要的接口电路。随着科学技术的快速发展，对ADC的性能要求越来越高，ADC的性能甚至成为衡量器件设备好坏的关键因素。本文的目标是设计一个6bit高速Flash ADC，同时利用底极板采样技术、D触发器和与门构成的毛刺消除电路改善了ADC的失真和毛刺现象。在100MHz的采样频率下进行电路仿真，得到信号噪声失真比（SNDR）。
关键词：6bit Flash ADC;SNDR;底极板采样;毛刺消除
信息学科的发展带动了数字通信的发展，而且理论和实践都已经证明，数字通信具有可靠、方便、经济和保密等优点。要实现数字通信，首先要考虑的就是如何将自然界中的模拟信号转换为数字信号，故ADC的发展显得尤为重要，为此，人们开始发展ADC。本文6bit Flash ADC 电路的设计的难点主要在比较器，要解决亚稳态误差和毛刺现象。于是采用与门阵列及D触发器构成的电路，可有效改善问题。同时将参考电压内置于比较器中，从而避免了使用无源器件进行参
考电压的产生。[1]
1 工作原理
Flash ADC是运算速度最快的ADC，一个N位flash ADC有2N-1个比较器。每个比较器均有一个基准电压。对给定的输入电压，当它高于比较器基准电压时，逻辑输出为“1”，而当它低于比较器基准电压时，逻辑输出为“0”。因此，2N-1个比较器的输出在行为上类似于水银温度计，故该点的输出码则被称为“温度计”码。由于2N-1个数据输出并不便于实际应用，因此需要经过解码器处理来产生N位二进制输出，同时要考虑消除误差的问题。本文是设计一个6bit的Flash ADC电路，电路主体为三个部分，分别为采样保持电路、量化电路、DAC（设计不作要求），其原理及电路图将在第二部分进行说明。
2 采样保持电路
3 量化电路
采用63个比较器，每个比较器含有一个内置参考电压，比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号0或1。当“+”输入端电压高于“-”输入端时，電压比较器输出为高电平;当“+”输入端电压低于“-”输入端时，电压比较器输出为低电平。为了减少输出波形的毛刺，则在每一个比较器输出端接一个毛刺消除电路，如图2所示：
从比较器序列输出的是一组温度计码。为使温度计码转换成计算机能够处理的二进制码，需要一个温度计编码电路作为桥梁，当输入信号与参考信号电压大小差值极小时，比较器不能迅速稳定到正确的逻辑电平，这种亚稳