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网站建设的必要性分析,推广策略和推广方法,音频网站建设,wordpress在哪里看访客SAR ADC 10bit 100M采样时钟 转换速率50M/s ENOB 9.8bit gpdk 45nm cadence 管方学习教程电路 两百多页文档 电路包括但不限于#xff1a;栅压自举开关 CDAC 动态比较器 桥接电容 SAR 逻辑电路 都有testbench安装好就可以直接跑仿真 仿真包含整体电路和子模块电路所有的 …SAR ADC 10bit 100M采样时钟 转换速率50M/s ENOB 9.8bit gpdk 45nm cadence 管方学习教程电路 两百多页文档 电路包括但不限于栅压自举开关 CDAC 动态比较器 桥接电容 SAR 逻辑电路 都有testbench安装好就可以直接跑仿真 仿真包含整体电路和子模块电路所有的 包含DFT、FFT最近研究到SAR ADC相关的内容发现一套基于Cadence官方学习教程的电路设计资料真是干货满满忍不住要跟大家分享一番。这次的主角是一款10bit分辨率采样时钟高达100M转换速率能达到50M/s且有效位数ENOB为9.8bit的SAR ADC采用的是GPDK 45nm工艺。整个电路设计文档足足有两百多页详细程度令人惊叹。核心电路模块栅压自举开关栅压自举开关在SAR ADC中起着关键作用它能有效降低开关导通电阻的非线性提高采样精度。代码示例以下代码仅为示意非实际完整代码module bootstrapped_switch ( input wire clk, input wire reset, input wire sample_en, input wire in_signal, output reg out_signal ); reg [1:0] state; parameter IDLE 2b00, SAMPLE 2b01, HOLD 2b10; always (posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin state IDLE; out_signal 1b0; end else begin case (state) IDLE: begin if (sample_en) begin state SAMPLE; end end SAMPLE: begin out_signal in_signal; state HOLD; end HOLD: begin if (!sample_en) begin state IDLE; end end endcase end end endmodule在这个代码中通过状态机来控制开关的采样和保持状态。clk是时钟信号reset用于复位状态机sampleen决定是否进行采样。当sampleen有效时从IDLE状态进入SAMPLE状态采样输入信号insignal并输出到outsignal然后进入HOLD状态保持信号。CDAC电容数字模拟转换器CDAC是SAR ADC中实现数字到模拟转换的关键模块其电容阵列的设计对精度影响很大。比如简单的二进制加权电容阵列CDAC代码module cdac ( input wire [9:0] digital_code, output wire analog_output ); reg [9:0] capacitor_states; integer i; always (*) begin for (i 0; i 10; i i 1) begin capacitor_states[i] digital_code[i]; end // 简单计算模拟输出这里省略复杂电容计算 analog_output capacitor_states[9] capacitor_states[8] capacitor_states[7] capacitor_states[6] capacitor_states[5] capacitor_states[4] capacitor_states[3] capacitor_states[2] capacitor_states[1] capacitor_states[0]; end endmodule这里digital_code是10位的数字输入代码通过对电容状态的赋值简单模拟了模拟输出的计算实际中需要更精确的电容值和计算方式。动态比较器动态比较器用于比较输入信号和CDAC输出的模拟信号以确定数字代码的每一位。代码如下module dynamic_comparator ( input wire clk, input wire reset, input wire in_signal, input wire ref_signal, output reg out_signal ); reg precharge; always (posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin precharge 1b1; out_signal 1b0; end else begin precharge 1b0; if (in_signal ref_signal) begin out_signal 1b1; end else begin out_signal 1b0; end end end endmodule在时钟上升沿或者复位信号有效时首先进行预充电操作precharge置1然后当复位信号无效时precharge置0比较输入信号insignal和参考信号refsignal输出比较结果out_signal。桥接电容桥接电容在电路中可以改善系统性能例如减少信号耦合干扰等。虽然代码实现相对简单但在实际电路布局和参数调整上需要仔细考量。module bridge_capacitor ( input wire in_signal, output wire out_signal ); // 简单表示桥接电容对信号的传递 assign out_signal in_signal; endmodule这里只是简单示意桥接电容对信号的传递实际可能涉及到电容值、寄生参数等复杂因素。SAR逻辑电路SAR逻辑电路负责控制整个转换过程通过逐次逼近的方式确定数字代码。module sar_logic ( input wire clk, input wire reset, input wire start_conv, input wire [9:0] cdac_output, input wire comp_out, output reg [9:0] digital_result, output reg conv_done ); reg [3:0] bit_counter; always (posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin bit_counter 4b0000; digital_result 10b0000000000; conv_done 1b0; end else if (start_conv) begin if (bit_counter 4d10) begin digital_result[bit_counter] comp_out; bit_counter bit_counter 1; end else begin conv_done 1b1; end end end endmodule在复位时初始化计数器、数字结果和转换完成标志。当开始转换信号startconv有效时根据比较器输出compout逐位确定数字结果直到所有10位确定完毕置转换完成标志conv_done。仿真测试这套资料提供了完整的testbench安装好后可以直接跑仿真而且仿真涵盖了整体电路和子模块电路甚至包含DFT离散傅里叶变换和FFT快速傅里叶变换分析。这对于评估SAR ADC的性能比如频域特性等非常有帮助。通过DFT和FFT可以清晰地看到信号的频谱分布分析是否存在杂散等问题。例如在整体电路仿真的testbench中可以这样对整个SAR ADC进行测试module tb_sar_adc; reg clk; reg reset; reg start_conv; reg [9:0] input_signal; wire [9:0] digital_output; wire conv_done; sar_adc uut ( .clk(clk), .reset(reset), .start_conv(start_conv), .input_signal(input_signal), .digital_output(digital_output), .conv_done(conv_done) ); initial begin clk 0; forever #5 clk ~clk; // 100M采样时钟周期10ns end initial begin reset 1; input_signal 10b0000000000; start_conv 0; #20; reset 0; #10; input_signal 10b0101010101; start_conv 1; #10; start_conv 0; wait (conv_done); $display(Digital output: %b, digital_output); #100; $finish; end endmodule这个testbench首先对时钟、复位、输入信号等进行初始化然后通过设置复位信号无效给出输入信号并启动转换等待转换完成后输出数字结果。总的来说这套基于Cadence的SAR ADC设计资料无论是对初学者深入了解SAR ADC原理还是对有经验的工程师进行高性能ADC设计都具有极高的参考价值。希望大家也能从中收获满满~