一种3位sar adc仿真验证

2021-03-30 本文已影响0人家琛的水笔

3位sar adc采用下图的电容阵列，电路如下图：所有电容的正端（也称为上极板）与比较器的同相端连接，比较器反相端接gnd，其工作过程进行大致分析见之前的文章《一种3位sar adc工作过程推导（二）》，下面对这个电路进行仿真验证。

3bit_adc原理图（二）

两个参考电压 $V_{refP}$ 和 $V_{refN}$ ， $V_{-}=V_{vrefN}$ ，假设 $\frac{5}{8}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}<V_{in}<\frac{6}{8}(V_{refP}-V_{refN})$

仿真过程（一）：

绘制仿真原理图，设置好参数：V_in=800 mV，V_refP=1.2V，V_refN=0 V， $\frac{5}{8}\cdot(1.2-0)+0<V_{in}<\frac{6}{8}\cdot(1.2-0)+0$ ，采用理想开关switch。

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下图为仿真波形图，经过4个步骤，输入电压V_in分别与 $\frac{V_{refP}-V_{refN}}{2}+V_{refN},\frac{3}{4}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN},\frac{5}{8}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}$ 进行比较，所以V_plus分别为 $V_{in}-[\frac{V_{refP}-V_{refN}}{2}+V_{refN}],V_{in}-[\frac{3}{4}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}],V_{in}-[\frac{5}{8}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}]$ .

step1: $V_{plus}=0.8 V$
step2: $V_{plus}=0.8-0.6=0.2 V$
step3: $V_{plus}=0.8-0.9=-0.1 V$
step4: $V_{plus}=0.8-0.75=0.05 V$

3bit_adc仿真波形图

仿真过程（二）：

设置参数：V_in=950 mV，V_refP=1.2V，V_refN=0 .4V， $\frac{5}{8}\cdot(1.2-0.4)+0.4<V_{in}<\frac{6}{8}\cdot(1.2-0.4)+0.4$ ，采用理想开关switch。

下图为仿真波形图，经过4个步骤，输入电压V_in分别与 $\frac{V_{refP}-V_{refN}}{2}+V_{refN},\frac{3}{4}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN},\frac{5}{8}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}$ 进行比较，所以V_plus分别为 $V_{in}-\frac{V_{refP}-V_{refN}}{2},V_{in}-\frac{3}{4}(V_{refP}-V_{refN}),V_{in}-\frac{5}{8}(V_{refP}-V_{refN})$ .