觸摸屏控制器芯片中的高精度低功耗ADC設計

圖5 觸摸屏控制器版圖設計結果

采用Cadence環(huán)境下的Spectre和Spectre Verilog仿真工具進(jìn)行仿真。提取版圖寄生參數,得到圖1中A、B點(diǎn)的寄生容值分別為212.11fF、278.53fF。根據式(6)可得優(yōu)化后的耦合電容值CS為1.72pF。

為了測量ADC的DNL和INL,給ADC加了斜波信號?？梢詮姆抡鎴D中輸出數字碼的文本文件,利用該文件可以通過(guò)Matlab程序繪圖并計算其DNL和INL值。繪圖結果如圖6所示,經(jīng)計算DNL為1/4LSB,INL為-1LSB。

圖6 ADC全范圍仿真圖

從圖6中可見(jiàn),ADC輸出了4096個(gè)臺階,即完成了12位的A/D轉換。

對SAR ADC功耗進(jìn)行測試,測試結果如表2所示。

表2不同電壓下SAR ADC功耗測試結果

結語(yǔ)

通過(guò)對電荷按比例縮放式DAC組合結構中寄生電容對耦合電容影響的分析,給出了耦合電容值的優(yōu)化設計方法,通過(guò)開(kāi)關(guān)電容比較器結構,消除了比較器的失調電壓。優(yōu)化后的SAR ADC電路滿(mǎn)足二進(jìn)制權重關(guān)系,轉換結果達到了12位的轉換精度。并且成功利用電壓基準電路模塊,使ADC工作在睡眠/喚醒兩種工作模式下,電路功耗大大降低。在時(shí)鐘頻率為2MHz情況下測試,SAR ADC功耗小于1mW。結果表明,本文設計的基于觸摸屏控制器的SAR ADC電路功耗低并具有較高精度,可以應用在任何中等精度、中等轉換速率的場(chǎng)合,并且對觸摸屏控制器的優(yōu)化設計具有很好的指導作用。