低压工作的高速1Obit Pipelined ADC

本文提出了一种低压工作的高速1Obit Pipelined ADC。采用自举时钟采样和Cascode频率补偿等方法,该ADC可以在低电压下工作,并达到较高的带宽。该ADC在HJTC 0.18-μm CMOS数模混合工艺下进行了设计仿真和流片测试,结果表明：当供电电压为1．8V,采样频率为62．5MSample／s时,所设计的ADC对于1MHz的输入信号转换有效位数可以达到52．2dB SFDR、44．8dB SNR和44．3dB SNDR。     

MCML结构高速数模转换器的设计

本文基于MCML结构,采用TSMC 0．18μm 1P6M CMOS标准工艺设计方法,通过模拟仿真试验,设计出了一个8位分段式全温度计编码的高速数模转换器,该电路在采样频率为1 GHZ,输入正弦波频率为122 MHz时,SFDR达到了58．35 dB,在采样频率为2 GHZ,输入正弦波频率为244 MHz时,SFDR达到了50．21 dB。     

8 bit 400 MS/s CMOS折叠插值结构ADC的设计

折叠插值结构是高速ADC设计中的常用结构。提出了一种新的在折叠插值结构ADC中只对THA进行时间交织的技术,可以在基本不增加芯片功耗和面积的情况下,使ADC的系统速度提高近1倍。位同步技术可以保证粗分和细分通路之间的同步,在位同步的基础上设计了新的编码方式。基于上述技术设计了8 bit 400 MS/s CMOS折叠插值结构ADC,核心电路电流为110mA,面积仅1mm×0.8mm,Nyquist采样频率下SNDR为47.2dB,SFDR为57.1dB。     

0.13 μm CMOS 60 dB SFDR的8 bit 250 MS/s模数转换器

论述了一种高速度低功耗的8位250 MHz采样速度的流水线型模数转换器(ADC).在高速度采样下为了实现大的有效输入带宽,该模数转换器的前端采用了一个采样保持放大器(THA).为了实现低功耗,每一级的运放功耗在设计过程中具体优化,并在流水线上逐级递减.在250 MHz采样速度下,测试结果表明,在1.2 V供电电压下,所有模块总功耗为60 mw.在19 MHz的输入频率下,SFDR达到60.1 dB,SNDR为46.6 dB,有效比特数7.45.有效输入带宽大于70 MHz.该ADC采用TSMC 0.13μm CMOS 1P6M工艺实现,芯片面积为800 μm×700μm.     

一种12位50MS/s CMOS流水线A/D转换器

采用TSMC 0.18μm 1P6M工艺设计了一个12位50 MS/s流水线A/D转换器（ADC）。为了减小失真和降低功耗,该ADC利用余量增益放大电路（MDAC）内建的采样保持功能,去掉了传统的前端采样保持电路;采用时间常数匹配技术,保证输入高频信号时,ADC依然能有较好的线性度;利用数字校正电路降低了ADC对比较器失调的敏感性。使用Cadence Spectre对电路进行仿真。结果表明,输入耐奎斯特频率的信号时,电路SNDR达到72.19 dB,SFDR达到88.23 dB。当输入频率为50 MHz的信号时,SFDR依然有80.51 dB。使用1.8 V电源电压供电,在50 MHz采样率下,ADC功耗为128 mW。     

用于12bit250MS/s流水线ADC的运算放大器设计

设计了一种应用于12 bit 250 MS/s采样频率的流水线模数转换器(ADC)的运算放大器电路.该电路采用全差分两级结构以达到足够的增益和信号摆幅;采用一种改进的频率米勒补偿方法实现次极点的“外推”,减小了第二级支路所需的电流,并达到了更大的单位增益带宽.该电路运用于一种12 bit 250 MS/s流水线ADC的各级余量增益放大器(MDAC),并采用0.18 μm 1P5M 1.8 V CMOS工艺实现.测试结果表明,该ADC电路在全速采样条件下对于20 MHz的输入信号得到的信噪比(SNR)为69.92 dB,无杂散动态范围(SFDR)为81.17 dB,整个ADC电路的功耗为320 mW.     

一个用于12位40-MS/s低功耗流水线ADC的MDAC电路设计

文中设计了一个用于12位40MHz采样率低功耗流水线ADC的MDAC电路.通过对运放的分时复用,使得一个电路模块实现了两级MDAC功能,达到降低整个ADC功耗的目的.通过对MDAC结构的改进,使得该模块可以达到12bit精度的要求.通过优化辅助运放的带宽,使得高增益运放能够快速稳定.本设计在TSMC0.35μmmixsignal3.3V工艺下实现,在40MHz采样频率下,以奈奎斯特采样频率满幅(Vpp=2V)信号输入,其SINAD为73dB,ENOB为11.90bit,SFDR为89dB.整个电路消耗的动态功耗为9mW.     

一种低功耗的13位100MS／s采样保持电路

采用TSMC0．18μm 1P6MCMOS工艺设计了一种高性能低功耗采样保持电路。该电路采用全差分折叠增益自举运算放大器和栅压自举开关实现。在3．3V电源电压下,该电路静态功耗仅为16．6mw。在100MHz采样频率时,输入信号在奈奎斯特频率下该电路能达到91dB的SFDR,其有效精度可以达到13位。     

一种12 bit 200 MS/s 低功耗 SAR-TDC ADC北大核心

为了满足低电压条件下高速高精度采样需求，设计了一种电压-时域两级混合结构流水线模数转换器(ADC)。该流水线ADC的第一级逐次逼近型(SAR) ADC将电压转换为8 bit数字，残差电压变换为时域延时信息后，第二级4.5 bit时间数字转换器(TDC)将延时转换，最终校准输出，实现12 bit精度转换。通过采用多电压供电、改进残差电压转移和放大器结构，以及优化时间判决器，提升了ADC的动态性能和采样速度，降低了采样功耗。该ADC基于40 nm CMOS工艺设计和仿真。采样率为200 MS/s时，功耗为9.5 mW,动态指标SNDR、SFDR分别达到68.4 dB、83.6 dB,优值为22 pJ·conv-1·step-1,能够满足低功耗高速采样的应用需求。     

基于过零检测的流水线型ADC的设计

该文对比传统基于运放结构的MDAC,介绍了基于过零检测电路ZCBC(zero-crossingbased circuit)的MDAC结构。该结构可以实现轨到轨的信号范围,更加适用于深亚微米下流水线型ADC的设计。并采用0.18μm CMOS工艺,设计了一款10bit 10MSPS 1.5bit/级的流水线型ADC。仿真结果表明:在采样频率为10MHz,输入信号频率为1MHz时,SFDR为66.39dB,ENOB为8.57bits,THD为-62.30dB,DNL为1.36LSB,INL为2.24LSB。     

一个低电压低功耗10位30MS/s流水线A/D转换器

实现了一个10位精度,30MS/s,1.2V电源电压流水线A/D转换器,通过采用运放共享技术和动态比较器,大大降低了电路的功耗。为了在低电源电压下获得较大的摆幅,设计了一个采用新颖频率补偿方法的两级运放,并深入分析了该运放的频率特性。同时还采用了一个新的偏置电路给运放提供稳定且精确的偏置。在30MHz采样时钟,0.5MHz输入信号下测试,可以得到8.1bit有效位的输出,当输入频率上升到60MHz(四倍奈奎斯特频率)时,仍然有7.9bit有效位。电路积分非线性的最大值为1.98LSB,微分非线性的最大值为0.7LSB。电路采用0.13μmCMOS工艺流片验证,芯片面积为1.12mm2,功耗仅为14.4mW。     

一种0.18μm数字工艺的12bit 100MS/s流水线型ADC设计

描述一个基于TSMC 0.18μm数字工艺的12 bit 100 Ms/s流水线模数转换器的设计实例。该模数转换器采用1.5bit每级结构,电源电压为1.8V。包括十级1.5 bit/stage和最后一级2bit Flash模数转换器,共产生22bit数字码,数字码经过数字校正电路产生12 bit的输出。该模数转换器省去了采样保持电路,电路模块包括:各个子流水级、共模电压生成模块、带隙基准电压生成模块、开关电容动态偏置模块、系统时钟生成模块、时间延迟对齐模块和数字校正电路模块。为了实现低功耗设计,在电路设计中综合采用了输入采样保持放大器消去、按比例缩小和动态偏置电路等技术。ADC实测结果,当以100 MHz的采样率对10MHz的正弦输入信号进行采样转换时,在其输出得到了73.23dB的SFDR,62.75dB的SNR,整体功耗仅为113mW。     

一种10位50MHz流水线模数转换器的设计

采用每级1.5 bit和每级2.5 bit相结合的方法设计了一种10位50 MHz流水线模数转换器。通过采用自举开关和增益自举技术的折叠式共源共栅运算放大器,保证了采样保持电路和级电路的性能。该电路采用华润上华(CSMC)0.5μm 5 V CMOS工艺进行版图设计和流片验证,芯片面积为5.5 mm2。测试结果表明:该模数转换器在采样频率为50 MHz,输入信号频率为30 kHz时,信号加谐波失真比(SNDR)为56.5 dB,无杂散动态范围(SFDR)为73.9 dB。输入频率为20 MHz时,信号加谐波失真比为52.1 dB,无杂散动态范围为65.7 dB。     

一种具有失配校准技术的轨到轨输入逐次逼近型模数转换器设计

传统的逐次逼近型模数转换器很难对输入等于电源电压的模拟信号进行正确的模数转换,本文提出了一种新型的逐次逼近型模数转换器,能够对输入幅度等于电源电压的输入信号进行正确的转换,并且具有用于缩短采样时间的采样保持放大器电路,同时针对比较器失调和电容阵列失配提出了校准技术,进一步提高了转换精度。测量结果显示该模数转换器的最大信噪谐波失真比可以达到72dB,有效输入信号带宽为1.25MHz,消耗功耗为1mW,相应的FOM指数为123fJ。     

A 12-bit 200-MS/s pipelined A/D converter with sampling skew reduction technique

This paper presents a 12-bit 200-MS/s dual channel pipeline analog-to-digital converter (ADC). The ADC is featured with a digital timing correction for reducing a sampling skew and the capacitor swapping for suppressing nonlinearities at the first stage in the pipelined ADC. The prototype ADC occupies 0.8×1.4 mm² in a 65-nm CMOS technology. The differential nonlinearity is less than 1.0 least significant bit with a 200 MHz sampling frequency. With a sampling frequency of a 200-MS/s and an input of a 2.4 MHz, the ADC, respectively, achieves a signal to noise-and-distortion ratio and a spurious-free dynamic range of 61.49 dB–70.71 dB while consuming of 112 mW at a supply voltage of 1.1 V.     

一种1.8V 10位100Ms/s流水线模数转换器设计

针对自举开关中的寄生效应和导通电阻的非线性问题提出了一种新的低压低电阻的自举开关.同时利用增益增强技术设计高直流增益和高单位增益带宽的运放,从而保证采样保持电路和子级电路的性能.基于以上技术,设计了一个10位100Ms/s流水线模数转换器,该模数转换器用0.18μm CMOS工艺流片验证.经测试,该模数转换器可以在采样率为100MHz,输入频率分别为在6.26和48.96MHz的情况下分别获得54.2和49.8dB的信噪比.     

An 8-bit 20-MS/s ZCBC Time-Domain Analog-to-Digital Data Converter

An 8-bit 20-MS/s time-domain analog-to-digital data converter (ADC) using the zero-crossing-based circuit technique is presented. Compared with the conventional ADCs, signal processing is executed in both the voltage and time domains. Since no high-gain operational amplifier is needed, this time-domain ADC works well in a low supply voltage. The proposed ADC has been fabricated in a 0.18-mum CMOS process. Its power dissipation is 4.64 mW from a supply voltage of 1.8 V. This active area occupies 1.2 times 0.7 mm². The measured signal-to-noise-distortion ratio achieves 44.2 dB at an input frequency of 10 MHz. The integral nonlinearity is less than plusmn1.07 LSB, and the differential nonlinearity is less than plusmn0.72 LSB. This time-domain ADC achieves the effective bits of 7.1 for a Nyquist input frequency at 20 MS/s.     

一种高速高精度比较器的设计

数模转换器(ADC)作为片上集成系统SOC的关键模块,直接决定着SOC的性能.比较器更是在ADC中尤其是逐次逼近型(SAR)ADC中起着非常重要的作用.在SAR ADC中,比较器决定着ADC的速度、精度和功耗等指标,因此说,比较器是SARADC的核心电路.设计了一种应用于12 bit、1 Ms/s采样率SAR ADC的比较器,并提出了估算输入失调电压的新方法.仿真结果表明,在1.8 V,UMC18混合信号工艺下,速度能达到20 MHz,增益达到77 dB,有效分辨的最小电平达到400μV,第一级等效输入噪声仅为94μV.在每级电路存在20 mV失调电压的情况下,该比较器仍能将失调电压有效消除.     

一款结合数字校正技术的流水线ADC设计

基于65 nm CMOS工艺、1.2 V供电电压,设计了一款结合偏移双通道技术的流水线模数转换器(analog-to-digital convertor,ADC)。芯片的测试结果表明,该校正方法有效地消除和补偿了电容失配、级间增益误差和放大器谐波失真对流水线ADC综合性能的制约。流水线ADC在125 MS/s采样率、3 MHz正弦波输入信号的情况下,信噪失真比(signal-and-noise distortionratio,SNDR)从校正前的28 dB提高到61 dB,无杂散动态范围(spurious-free dynamic range,SFDR)从校正前的37 dB提高到62 dB。ADC芯片的功耗为72 mW,面积为1.56 mm2。偏移双通道数字校正技术在计算机软件上实现,数字电路在65 nm CMOS工艺、125 MHz时钟下估计得出的功耗为12 mW,面积为0.21 mm2。     

适用于主板电压调整器数字控制模块的ADC

设计与实现了一种适用于主板电压调整器(VRM)数字控制模块的模数转换器(ADC)。文中采用Flash比较方式减少A/D转换延时,采用窗口式量化结构减小电路功耗。电路采用HSPICE仿真,Chartered0.35μm CMOS工艺流片实现。测试结果表明:ADC的量化阶梯为10mV,A/D转换延时为10ns,在采样频率为1MHz时,其功耗为7mW。VRM系统测试表明,该ADC满足VRM数字控制模块的要求。