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(jié)果

采用Cadence環(huán)境下的Spectre和Spectre Verilog仿真工具進行仿真。提取版圖寄生參數(shù),得到圖1中A、B點的寄生容值分別為212.11fF、278.53fF。根據(jù)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(shù)字碼的文本文件,利用該文件可以通過Matlab程序繪圖并計算其DNL和INL值。繪圖結(jié)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,ADC輸出了4096個臺階,即完成了12位的A/D轉(zhuǎn)換。

對SAR ADC功耗進行測試,測試結(jié)果如表2所示。

表2不同電壓下SAR ADC功耗測試結(jié)果

結(jié)語

通過對電荷按比例縮放式DAC組合結(jié)構(gòu)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,通過開關(guān)電容比較器結(jié)構(gòu),消除了比較器的失調(diào)電壓。優(yōu)化后的SAR ADC電路滿足二進制權(quán)重關(guān)系,轉(zhuǎn)換結(jié)果達到了12位的轉(zhuǎn)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。在時鐘頻率為2MHz情況下測試,SAR ADC功耗小于1mW。結(jié)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(zhuǎn)換速率的場合,并且對觸摸屏控制器的優(yōu)化設計具有很好的指導作用。