4?bit FLASH ADC行為級建模與仿真

摘 要： 基于Matlab/Simulink的平臺，設計并實現了一種新型的單通道4?bit FLASH ADC行為級仿真模型，模型充分考慮到時鐘抖動、失調電壓、遲滯效應、比較器噪聲等非理想特性，使整個系統更逼近實際電路。在輸入信號為1 GHz，采樣時鐘頻率為500 MHz時，對非理想模型進行時域及頻域分析，創建的模型和系統仿真結果可為ADC系統中的誤差、靜態特性及動態特性研究提供借鑒。

關鍵詞： FLASH ADC； Matlab/Simulink； 行為級建模； 非理想特性

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）22?0120?04

ADC是數據采集系統的重要部件，常用的高速高精度ADC主要分為：并行ADC（FLASH ADC）、流水線ADC（Pipeline ADC）、過采樣ADC（Sigma?Delta ADC）等。在實際電路設計中，ADC采樣率和分辨率是一對矛盾，要實現高采樣率就難以達到高分辨率。FLASH ADC采樣率最高，常用于500 MS/s以上采樣率的場合，比如超寬帶通信，但其分辨率一般只能達到4～8位，是常用的高速數據采集ADC。

1 設計簡介

在集成電路數模混合設計中，通常采用自頂向下的設計流程，如圖1所示。為了提高電路設計效率及仿真速度，對電路進行行為級建模已經成為設計的重要環節[1]。

本文基于Matlab和Simulink[2]工具分析FLASH ADC的架構特點并建立單通道FLASH ADC的行為級模型，充分考慮各非理想特性并進行仿真分析，為ADC系統指標分配及具體的電路設計提供了有力的參考條件。

2 FLASH ADC結構特點

圖2為FLASH ADC的結構框圖[3]，參考電壓Vref經分壓電阻網絡輸出若干個參考電壓，和輸入的模擬信號Vin輸入至比較器陣列，得到比較值組成溫度計碼，該溫度計碼值經編碼器得到輸出的數字信號Data_out。

3 建模考慮

FLASH ADC建模需要考慮的因素主要包括各種系統噪聲及各子電路的非理想特性。……