一种4位sar adc仿真验证

作者: 家琛的水笔 | 来源:发表于2021-04-03 00:03 被阅读0次

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4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）与比较器的反相端连接，比较器同相端接V_in，其工作过程进行大致分析见之前的文章《一种4位sar adc工作过程推导（三）》，下面对这个电路进行仿真验证。

4bit_adc_step4原理图（三）

两个参考电压 $V_{refP}$ 和 $V_{refN}$ ， $V_{+}=V_{in}$ ，假设 $\frac{11}{16}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}<V_{in}<\frac{12}{16}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}$

仿真过程（一）：

绘制仿真原理图，设置好参数：V_in=850 mV，V_refP=1.2V，V_refN=0 V， $\frac{11}{16}\cdot(1.2-0)+0<V_{in}<\frac{12}{16}\cdot(1.2-0)+0$ ，采用理想开关（switch）和实际的开关（switch2to1）。

4bit_adc仿真原理图

下图为仿真波形图，经过4个步骤，输入电压V_in分别与 $\frac{V_{refP}-V_{refN}}{2}+V_{refN},\frac{3}{4}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN},\frac{5}{8}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}$ , $\frac{11}{16}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}$ 进行比较，所以V_minus分别为 $\frac{V_{refP}-V_{refN}}{2}+V_{refN},\frac{3}{4}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN},\frac{5}{8}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}$ , $\frac{11}{16}(V_{refP}-V_{refN})+V_{refN}$ .

step1: $V_{minus}=\frac{1}{2}\times1.2=0.6 V$
step2: $V_{minus}=\frac{3}{4}\times1.2=0.9 V$
step3: $V_{minus}=\frac{5}{8}\times1.2=0.75 V$
step4: $V_{minus}=\frac{11}{16}\times1.2=0.825 V$

4bit_adc仿真波形图

仿真过程（二）：

绘制仿真原理图，设置好参数：V_in=980 mV，V_refP=1.2V，V_refN=0.4 V， $\frac{11}{16}\cdot(1.2-0.4)+0.4<V_{in}<\frac{12}{16}\cdot(1.2-0.4)+0.4$ ，采用理想开关（switch）和实际的开关（switch2to1）。

4bit_adc仿真原理图2

step1: $V_{minus}=\frac{1}{2}\times(1.2-0.8)+0.4=0.8 V$
step2: $V_{minus}=\frac{3}{4}\times(1.2-0.8)+0.4=1 V$
step3: $V_{minus}=\frac{5}{8}\times(1.2-0.8)+0.4=0.9 V$
step4: $V_{minus}=\frac{11}{16}\times(1.2-0.8)+0.4=0.95 V$

4bit_adc仿真波形图2

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