在自然界中，人们能感受到的信号都是模拟量，如声音、风力、振动等。随着21世纪信息社会的到来，人们要对模拟信号进行精细化的数字处理。模数转换器承担着模拟数据获取与重构的重任，也自然成为模拟世界与数字世界的桥梁。目前，模数转换器广泛应用于语音处理、医疗监护、工业控制及宽带通信等领域中，是现代电子设备必不可少的电路模块。本书采取理论与设计实例相结合的方式，分章节介绍了模数转换器的基础知识，以及流水线型模数转换器、逐次逼近型模数转换器、Sigma-Delta模数转换器三大类结构。最后，还对重要的高速串行接口电路进行了分析讨论。

第1章  模/数转换原理
1．1  采样原理
1．2  采样保持电路及跟踪保持电路
1．2．1  采样保持电路
1．2．2  特殊的性能参数
1．2．3  电容和开关的应用
1．2．4  跟踪保持电路
1．3  量化
1．3．1  线性度
1．3．2  量化误差
1．3．3  信号与噪声
第2章  模/数转换器基础
2．1  性能参数的定义
2．1．1  直流参数
2．1．2  交流特性
2．1．3  数字接口
2．1．4  功耗指标
2．1．5  抖动
2．2  模/数转换器的结构
2．2．1  流水线型模/数转换器
2．2．2  逐次逼近型模/数转换器
2．2．3  Sigma-Delta模/数转换器
第3章  流水线型模/数转换器
3．1  流水线型模/数转换器的工作原理
3．1．1  采样保持电路
3．1．2  减法放大电路
3．1．3  比较器电路
3．1．4  冗余校正
3．2  流水线型模/数转换器的非理想因素与误差源
3．2．1  噪声
3．2．2  静态误差
3．2．3  动态误差
3．3  流水线型模/数转换器电路设计实例
3．3．1  工作原理
3．3．2  模块电路设计
3．3．3  采样保持和减法放大共享的流水线型模/数转换器测试结果分析
3．4  参考文献
第4章  逐次逼近型模/数转换器
4．1　采样保持电路
4．2　电容式数/模转换器
4．2．1　电容式数/模转换器的基本结构
4．2．2　修调方案
4．2．3　电容式数/模转换器版图的实现
4．3  比较器
4．3．1  基本比较器的结构
4．3．2  版图的注意事项
4．3．3  噪声的注意事项
4．4  参考缓冲器
4．4．1  内部参考缓冲器
4．4．2  带片外电容的参考缓冲器
4．4．3  改进的参考方案
4．4．4  参考噪声
4．5  噪声估值
4．5．1  新型过采样法
4．5．2  电源所引起的噪声和失真
4．6  10位/1MHz逐次逼近型模/数转换器设计
4．7  参考文献
第5章  Sigma-Delta模/数转换器
5．1  Sigma-Delta模/数转换器的工作原理
5．1．1  Sigma-Delta调制器过采样
5．1．2  Sigma-Delta调制器噪声整形
5．1．3  Sigma-Delta模/数转换器中的数字抽取滤波器
5．1．4  Sigma-Delta调制器参数与性能指标
5．2  Sigma-Delta调制器的结构
5．2．1  低阶Sigma-Delta调制器的结构
5．2．2  单环高阶调制器的结构
5．2．3  级联低阶调制器的结构
5．2．4  多位量化Sigma-Delta调制器的结构
5．3  Sigma-Delta调制器非线性分析
5．3．1  Sigma-Delta调制器的积分器泄漏
5．3．2  Sigma-Delta调制器的电容失配
5．3．3  Sigma-Delta调制器的时钟采样误差
5．3．4  与放大器有关的建立误差分析
5．4  参考文献
第6章  单环Sigma-Delta调制器
6．1  单环Sigma-Delta调制器性能参数的选择
6．2  单环Sigma-Delta调制器的行为级仿真
6．2．1  单环Sigma-Delta调制器传递函数的行为级仿真
6．2．2  单环Sigma-Delta调制器电路参数的行为级仿真
6．3  单环Sigma-Delta调制器的开关电容电路实现
6．3．1  开关电容电路
6．3．2  采样电容
6．3．3  积分器
6．4  单环Sigma-Delta调制器的电路设计及仿真结果分析
6．4．1  积分器的设计与仿真
6．4．2  量化器的设计与仿真
6．4．3  分相时钟电路的设计与仿真
6．4．4  单环Sigma-Delta调制器的仿真
6．5  单环Sigma-Delta调制器的版图设计与实验结果
6．5．1  单环Sigma-Delta调制器的版图设计
6．5．2  单环Sigma-Delta调制器的实验结果
6．6  参考文献
第7章  多位量化Sigma-Delta调制器
7．1  多位量化Sigma-Delta调制器的结构
7．2  Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真
7．2．1  理想Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真
7．2．2  非理想Sigma-Delta调制器行为级建模与仿真
7．3  Sigma-Delta调制器的电路实现
7．4  电路模块的设计
7．4．1  低功耗运算放大器
7．4．2  量化器
7．4．

前    言

    模/数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）作为混合信号集成电路的典型代表，是各类电路和系统中不可替代的组成部分，在工业控制、通信传输、医疗监护、国防军事中发挥着重要作用。掌握基本模/数转换器的设计是广大模拟、混合信号集成电路工程师所必备的技能之一。

    本书编著者结合理论与工程实例详细介绍了流水线型模/数转换器、逐次逼近型模/数转换器、Sigma-Delta模/数转换器三类主要模/数转换器的设计方法，并结合混合信号集成电路中一类重要的接口电路——高速串行接口电路进行分析讨论，供学习CMOS模拟集成电路设计与仿真的读者参考讨论之用。

    本书内容主要分为3部分，共9章。

    第1章和第2章首先介绍模/数转换的基本原理和模/数转换器的基础知识，主要包括采样、保持、量化、编码及模/数转换器相关参数的定义，可使读者对模/数转换器有一个概括性的了解。

    第3～8章详细介绍了流水线型模/数转换器、逐次逼近型模/数转换器、Sigma-Delta模/数转换器三类主要模/数转换器的基本理论和设计方法。其中，第5～8章重点对单环、多位量化及亚阈值反相器型Sigma-Delta模/数转换器进行了探讨。

    第9章在分析高速串行接口电路概念和原理的基础上，通过实例介绍5Gbit/s高速串行接口发送端和接收端的电路设计，作为混合信号集成电路设计的补充知识。

    本书内容丰富，具有较强的实用性。本书由中国科学院微电子研究所张锋研究员主持编写，厦门理工学院微电子学院陈铖颖老师、中国科学院微电子研究所高级工程师范军和厦门理工学院微电子学院陈黎明老师一同参与完成。其中，张锋研究员完成了第1、9章的编写，陈铖颖完成了第2～4章和第7章的编写，第5和第6章由范军编写，陈黎明完成第8章的编写工作。此外，中国科学院微电子研究所联合培养的研究生樊明同学、李熙泽同学也查阅了大量资料，参与了本书第2章和第3章的编写工作，正是有了大家的共同努力，才使本书得以顺利完成。

    本书涉及知识面较广，但由于时间和编著者水平有限，书中难免存在不足和局限，恳请读者批评指正。

                                                                                                          编著者