触摸屏控制器芯片中的高精度低功耗ADC设计
加入技术交流群
版图实现及电路仿真分析
如图5所示,版图采用SMIC 2P2M 0.35μm CMOS工艺实现,面积为1600x1700um2。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/162538.htm
图5 触摸屏控制器版图设计结果
采用Cadence环境下的Spectre和Spectre Verilog仿真工具进行仿真。提取版图寄生参数,得到图1中A、B点的寄生容值分别为212.11fF、278.53fF。根据式(6)可得优化后的耦合电容值CS为1.72pF。
为了测量ADC的DNL和INL,给ADC加了斜波信号。可以从仿真图中输出数字码的文本文件,利用该文件可以通过Matlab程序绘图并计算其DNL和INL值。绘图结果如图6所示,经计算DNL为1/4LSB,INL为-1LSB。
图6 ADC全范围仿真图
从图6中可见,ADC输出了4096个台阶,即完成了12位的A/D转换。
对SAR ADC功耗进行测试,测试结果如表2所示。
表2不同电压下SAR ADC功耗测试结果
结语
通过对电荷按比例缩放式DAC组合结构中寄生电容对耦合电容影响的分析,给出了耦合电容值的优化设计方法,通过开关电容比较器结构,消除了比较器的失调电压。优化后的SAR ADC电路满足二进制权重关系,转换结果达到了12位的转换精度。并且成功利用电压基准电路模块,使ADC工作在睡眠/唤醒两种工作模式下,电路功耗大大降低。在时钟频率为2MHz情况下测试,SAR ADC功耗小于1mW。结果表明,本文设计的基于触摸屏控制器的SAR ADC电路功耗低并具有较高精度,可以应用在任何中等精度、中等转换速率的场合,并且对触摸屏控制器的优化设计具有很好的指导作用。
评论