SAR ADC系列24:冗余设计上机实践

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冗余(Redundancy)

比较器出错:原因 

比较器出错:后果

引入冗余:纠错

冗余:容错量

冗余:非二进制CDAC --sub二进制

冗余:提速

另一种冗余设计方法:

下面的关于冗余,不是很懂


冗余(Redundancy)

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比较器出错:原因 

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右图展示因为CDAC还未建立就开始比较,产生错误,此时,后面的权重比前面的小,即使后面将电压将下来,也拉不回来了。

比较器出错:后果

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引入冗余:纠错

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都是15个单位电容不是二进制码,一个十进制数对应多个code,可以拉回来。

冗余:容错量

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例如带1bit冗余的结构:
        权重8、4的容错量是4个LSB,即使MSB进来是11,和8相比判成了比8小,但是后面的权重之和可以把这个拉回来。即有4个LSB的容错量,当进来12判错时就无能为力了。

冗余:非二进制CDAC --sub二进制

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冗余:提速

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另一种冗余设计方法:

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看看刘纯成的文章,异步sarADC天花板,非二进制权重。

成功大学-刘纯成/林英儒/黄冠颖-高速SAR ADC-博士论文 - Analog/RF IC 资料共享 - EETOP 创芯网论坛 (原名:电子顶级开发网) -

下面的关于冗余,不是很懂

关于这个冗余啊,就是权重不一样,像出来12为,但是数字那边要10位怎么办,需要把Code乘以真实权重,真实权重怎么拆呢,就是模二除嘛,

比方说,将MSB-8分成7和1,这样7=1+2+4

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作业:

  • 异步SAR逻辑中VALID信号如何产生?
    答:OUTP和OUTN与非。
  • 单纯通过减小“比较器环路”的延时(t1+t2+2*t3+2*t4)的方式来提升ADC的转换速率可行吗?为什么?
    答:不可行,还要考虑CDAC建立的速度,如果比较器工作过快而CDAC建立的慢的话,也不行,不匹配。
  • 下表中电容阵列有2位冗余位(红色部分),请指出哪些位可以判错,冗余量分别是多少?
    答:C2之前的都允许判错,冗余量后续计算。
  • 92bed9544e874c1e9df2d4a81d1f54da.png
  • 同样是上表,请计算出有C10~C8对CDAC的建立时间的要求(几个tao?)
    答:不知道,后续计算。
  • 冗余位为什么能够提升SAR ADC的速度?
    答:虽然多了几次比较,但是大大缩短了要求的CDAC的建立时间。
  • 冗余位越多,冗余量越大,CDAC建立速度越快,因此冗余位越多越好?
    答:肯定不是啊,冗余位多了,比较次数也变多了,虽然单次CDAC建立变快,但是次数多了,需要折中考虑。

上机实践1:Latch环路

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上机实践2:Latch比较器的噪声仿真

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分析一个分析方法:

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等效的思想:即使是单级的也可以拆分等效成好几级,每一级都贡献offset。M1算一级信号从Gate进Drain出,M2算一级信号从Source进Drain出,M1和M2都贡献offset,但是M2是第二级,他的offset被M1级的增益衰减。

对于基础型:比较开始的时候,M1处于线性区,增益较小,对M2offset的衰减较弱。改进型,比较开始时M1处于饱和区,对M2offset衰减较强。

另一种冗余设计方法:

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看看刘纯成的文章,异步sarADC天花板,非二进制权重。

成功大学-刘纯成/林英儒/黄冠颖-高速SAR ADC-博士论文 - Analog/RF IC 资料共享 - EETOP 创芯网论坛 (原名:电子顶级开发网) -


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