一种用于Pipeline ADC的高线性度栅压自举开关

在流水线模数转换器(Pipeline ADC)电路中,栅压自举开关中的非线性电容会对开关管的导通电阻产生直接的影响,导致采样非线性。设计了一种三路径的高线性度栅压自举开关,采用三个自举电容,分别构成两条主路径和一条辅助路径,使得输入信号在通过两条主路径传输到开关管栅端时加快栅端电压的建立,同时利用辅助路径驱动非线性电容,减少电路中非线性电容对采样电路线性度的影响,从而增强信号驱动能力,提高整体电路的精度。本文设计的栅压自举开关应用于14 bit 500 MHz流水线ADC的采样保持电路中。采用TSMC 28 nm CMOS工艺进行电路设计。仿真结果表明,在输入频率为249 MHz,采样频率为500 MHz的条件下,该栅压自举开关的信噪比(SNDR)达到92.85 dB,无杂散动态范围(SFDR)达到110.98 dB。     

一种10位80 MS/s低功耗采样保持电路的设计

给出了一种基于开关电容(SC)电路的10位80 MHz采样频率低功耗采样保持电路。它是为一个10位80 MS/s流水线结构A/D转换器的前端采样模块设计的。在TSMC 0.25μmCMOS工艺,2.5 V电源电压下,该电路的采样频率为80 MHz;在奈奎斯特频率采样时,无杂散动态范围(SFDR)为75.4 dB,SNDR为71.8 dB,ENOB为11.6,输入信号范围可达160 MHz(两倍采样频率),此时SFDR仍大于70 dB。该电路功耗为16.8 mW。     

0.25 μm CMOS工艺10位100MHz流水线型ADC设计

采用流水线结构完成了一个10位精度100MHz采样频率的模数转换器的设计.该模数转换器采用采样保持电路、8级1.5位和最后一级2位子模数转换器的结构,电路使用全差分和开关电容电路技术.芯片采用台积电(TSMC)0.25 μm CMOS工艺,电路典型工作电压为2.5V,在室温下,输入信号为5MHz,采样频率100MHz时信号噪声失真比为59.7dB.     

一种欠采样应用的高精度低功耗采样/保持电路

设计了一种可用于欠采样情况的高精度、低功耗采样/保持电路。在40 MHz时钟频率下,采样90 MHz输入信号时可达11位以上精度。采用电容翻转结构的采样/保持电路,以消除电容失配的影响;使用栅压自举开关,以提高线性度,实现欠采样输入;并设计了一种高增益、大带宽、低功耗的增益自举套筒式共源共栅(telescopic cascode)运算放大器。电路采用SMIC 0.35μmCMOS工艺实现,电源电压为3.3 V,功耗仅为7.6 mW。     

5 Msample/s两倍增益差分采样/保持电路的设计和分析

设计和分析了一种用于10位分辨率,5 MHz采样频率流水线式模数转换器中的差分采样/保持电路.该电路是采用电容下极板采样、开关栅电压自举、折叠式共源共栅技术进行设计,有效地消除了开关管的电荷注入效应、时钟馈通效应引起的采样信号的误差,提高了采样电路的线性度,节省了芯片面积、功耗.电路是在0.6 μm CMOS工艺下进行模拟仿真,当输入正弦波频率为500 kHz,采样频率为5 MHz时,电路地无杂散动态范围(SFDR)为75.4 dB,能够很好的提高电路的信噪比,因此该电路适用于流水线式模数转换器.     

用于10位100 MS/s流水线A/D转换器的采样保持电路

设计了一个用于10位100 MHz采样频率的流水线A/D转换器的采样保持电路。选取了电容翻转结构;设计了全差分套筒式增益自举放大器,可以在不到5 ns内稳定在最终值的0.01%内;改进了栅压自举开关,减少了与输入信号相关的非线性失真,提高了线性度。采用TSMC 0.25μm CMOS工艺,2.5 V电源电压,对电路进行了仿真和性能验证,并给出仿真结果。所设计的采样保持电路满足100 MHz采样频率10位A/D转换器的性能要求。     

用于流水线ADC的高精度SHA-Less电路

本文提出了一种适用于高速、高精度流水线ADC的无采样保持运算放大器(SHA-less)结构。使用可变电阻带宽修调电路以及MDAC与flash ADC的对称性设计,减少了两种单元电路间的采样误差,通过增加MDAC采样电容复位时钟和独立的flash ADC采样电容技术,消除了采样电容残留电荷引起的踢回噪声。本设计作为14位125-MS/s流水线ADC的前端转换级,基于ASMC 0.35- BiCMOS工艺的仿真和测试结果表明,前端转换级芯片面积1.4?2.9 mm2,使用带宽修调后,125 MHz采样,30.8 MHz输入信号下,SNR从63.8 dB提高到70.6 dB,SFDR从72.5 dB提高到81.3 dB,转换器的动态性能在150 MHz的输入信号频率下无明显下降。     

两倍增益10位100 MSPS CMOS采样/保持电路

提出了一种两倍增益高线性、高速、高精度采样/保持电路。该采样/保持电路通过对输入信号实现两倍放大,改善了高频非线性失真;一种新型的消除衬底偏置效应的采样开关,有效地提高了采样的线性度;高增益和宽带宽的折叠共源共栅运算放大器保证了采样/保持电路的精度和速度。整个电路以0.35μm AMS Si CMOS模型库验证。模拟结果显示,在输入信号为49.21875MHz正弦波,采样频率为100 MHz时,增益误差为70.9μV,SFDR可达到84.5 dB。     

一种用于12位250MSPS流水线ADC的中频采样前端

设计了一种具有中频采样功能的流水线ADC采样保持前端电路.采样保持前端电路采用基于开关电容的底板采样翻转式结构,运算放大器采用了米勒补偿型两级结构以提高信号摆幅,采样开关采用了消除衬底偏置效应的自举开关以提高中频采样特性.该采样保持前端电路被运用于一种12位250 MSPS流水线ADC,电路采用0.18μm lP5M 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SNR为69.92 dB,SFDR为81.17 dB,-3 dB带宽达700 MHz以上,整个前端电路的功耗为58 mW.     

低功耗10位30MS/s流水线A/D转换器

基于0.18μm CMOS混合信号工艺,设计了一个低功耗10位30 MS/s流水线A/D转换器.通过优化各级采样电容和运放(0TA)偏置电流,以及使用动态比较器,大大降低了整体功耗.采用增益自举开关,以减少开关非线性;引入数字校正技术,以提高转换精度.当采样时钟频率为32 MHz、输入信号频率为16 MHz时,信噪失真比(SNDR)为59 Db,无杂散动态范围(SFDR)为71 Db.AD(:核心电路版图面积为0.64 mm2,功耗仅为32 Mw.     

18bit 20MS/s流水线ADC架构及行为级模型设计

为了设计出满足高端仪器仪表、电子通信设备等应用需求的高速高精度模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC),提出了一种精度为18 bit、采样率为20 MS/s的流水线ADC架构。使用Verilog-A语言对每一级流水级中的子模数转换电路(Sub-Analog-to-Digital Converter,Sub-ADC)、乘法数模转换电路(Multiplying Digital-to-Analog Converter,MDAC)等关键电路进行建模,进而搭建出该ADC的整体行为级模型,并基于Cadence的Spectre仿真平台进行仿真验证。在理想情况下,得到的有效位数(Effective Number of Bits,ENOB)为18.01 bit,信噪失真比(Signal to Noise and Distortion Ratio,SNDR)为110.44 dB,无杂散动态范围(Spurious Free Dynamic Range,SFDR)为122.41 dB,验证了所设计的流水线ADC的架构和行为级模型的正确性。在加入运放有限增益、电容失配等非理想因素后,该Verilog-A行为级模型也有效反映出非理想因素对电路性能的影响。将行为级模型与数字校准算法联合仿真,证明了所设计的数字算法能够有效降低非理想因素对电路性能产生的影响。     

ADC外围电路的设计

ADC外围电路的设计通常包括模拟电路、数字电路和电源电路的设计。为了满足ADC的需要,ADC外围电路的设计重点是输入放大信号,为了使其充分发挥整体性能,必须在ADC转换期间保持输入电压的稳定;为了消除模拟多路开关因阻抗不匹配和转换阶跃信号变化对ADC输入及采样阶段的影响,需在多路开关与ADC之间加接高输入阻抗的电压跟随器,并待阶跃变化稳定后,再让采样保持电路进入采样阶段;为了满足微控制器对时序的要求,必须选择恰当的接口形式。此外,采用良好的接地方式与电压去耦方法,可以避免模拟信号和数字信号受到噪声干扰,也可避免两种信号产生互相干扰。为了防止噪声对数字信号的影响,还使用了相应的隔离方式。     

低功耗SAR ADC的高性能比较器综述

目前逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)已经成为低功耗数模混合集成电路中模数转换器的首选架构,其中的核心模块—高性能比较器的功耗大小直接决定了SAR ADC的整体功耗。文章从低功耗SAR ADC系统出发,聚焦高性能低功耗电压域和时间域比较器的发展历程与最新研究进展,总结了通过优化SAR逻辑实现低功耗比较器的技术方法。该综述为数模混合电路设计者了解并掌握SAR ADC中高性能低功耗比较器技术提供有力参考。     

高精度积分型电荷平衡式模数转换器

文中提出了一个高精度积分型电荷平衡式模数转换器,它主要由开关电容积分器、比较器、计数器以及控制逻辑单元组成,主要应用于环境光传感器中。传统的双积分型模数转换器不能减小人工光源闪烁噪声的影响,且转换速度有限。新型转换器采用积分型电荷平衡式模数转换器结构,通过控制不同情况下积分器接入电路的电流的大小来改变模数转换器的量程,以此来提高整体电路的仿真速度和精度。Spectre仿真实验表明,电荷平衡式模数转换器的仿真精度可以达到16 bit,总体误差小于0.5%,仿真速度较传统结构有所提高。     

High performance 14-bit pipelined redundant signed digit ADC

A novel architecture of a pipelined redundant-signed-digit analog to digital converter(RSD-ADC) is presented featuring a high signal to noise ratio(SNR), spurious free dynamic range(SFDR) and signal to noise plus distortion(SNDR) with efficient background correction logic. The proposed ADC architecture shows high accuracy with a high speed circuit and efficient utilization of the hardware. This paper demonstrates the functionality of the digital correction logic of 14-bit pipelined ADC at each 1.5 bit/stage. This prototype of ADC architecture accounts for capacitor mismatch, comparator offset and finite Op-Amp gain error in the MDAC(residue amplification circuit) stages. With the proposed architecture of ADC, SNDR obtained is 85.89 dB, SNR is 85.9 dB and SFDR obtained is 102.8 dB at the sample rate of 100 MHz. This novel architecture of digital correction logic is transparent to the overall system, which is demonstrated by using 14-bit pipelined ADC. After a latency of 14 clocks, digital output will be available at every clock pulse. To describe the circuit behavior of the ADC, VHDL and MATLAB programs are used. The proposed architecture is also capable of reducing the digital hardware. Silicon area is also the complexity of the design.     

新型电容式MEMS加速度计数字接口电路设计

MEMS加速度计接口电路主要采用传统sigma-delta架构实现,但这种方式中的电路失调电压很容易产生积分饱和现象．为解决这个问题,本文设计了一种可以用于钻井、石油勘探等微弱信号检测的新型数字电容接口电路．该设计在电容式MEMS加速度传感器基础上,采用FPGA实现数字三阶环路滤波器,构成5阶sigma-delta系统．采用数字环路滤波器降低了ASIC模拟电路版图设计与芯片测试难度,利于快速优化环路滤波器设计参数,改善系统稳定性和优化系统噪声性能．前置放大器采用一种相对简单的相关双采样技术,能够有效减小前置放大器的失调电压．根据MEMS加速度计前置放大器输出信号符合正态分布的特点,设计了带有一定预测功能的8-bit瞬时浮点ADC,实现模拟与数字环路滤波器互联．在200Hz带宽内,该接口电路系统噪声基底达到53．09ng／rt（Hz）,满足系统噪声设计要求．前置放大器与ADC采用XFAB XH018混合信号CMOS工艺流片,开环测试表明,前置放大器的灵敏度和噪声分别为0．69V／pF和3．20μV／rt（Hz）．     

基于FPGA的数据采集电路设计

数据采集技术被广泛应用于电子、通信、医疗器械、工业仪表等行业中。文中介绍了一种基于FPGA的数据采集电路设计,该电路采用了ADC＋FPGA＋USB的实现方案,在对电路总体设计进行阐述的基础上,给出了各个主要电路的设计方法。该数据采集电路由于采用了FPGA作为数据处理平台,其可编程特点使得该系统具有较强的通用性和实用价值。     

改善开关电容型△-∑模数转换器采样精度的方法

以ADS1158为例,提出保证开关电容型△-∑模数转换器有效位数的方法。这些方法包括差分采样、输入滤波、减小驱动电路输出阻抗、采用差分输入差分输出放大电路、将ADC的地布在模拟地上、由同一基准源为传感器和ADC提供参考电压以及使用缓冲器。当ADS1158工作在15KSPS／Channel、多通道循环模式下,常规的方法只能达到13位有效位数,而采用该设计方法实现了15位有效位数。有效改善了ADC的采样精度,能够在工业测量中应用。     

A 12-bit 20-Msample/s pipelined analog-to-digital converter with nested digital background calibration

A 12-bit 20-Msample/s pipelined analog-to-digital converter (ADC) is calibrated in the background using an algorithmic ADC, which is itself calibrated in the foreground. The overall calibration architecture is nested. The calibration overcomes the circuit nonidealities caused by capacitor mismatch and finite operational amplifier (opamp) gain both in the pipelined ADC and the algorithmic ADC. With a 58-kHz sinusoidal input, test results show that the pipelined ADC achieves a peak signal-to-noise-and-distortion ratio (SNDR) of 70.8 dB, a peak spurious-free dynamic range (SFDR) of 93.3 dB, a total harmonic distortion (THD) of -92.9 dB, and a peak integral nonlinearity (INL) of 0.47 least significant bit (LSB). The total power dissipation is 254 mW from 3.3 V. The active area is 7.5 mm/sup 2/ in 0.35-/spl mu/m CMOS.     

一种应用于高精度SAR ADC校准的剪枝神经网络算法

介绍了一种基于剪枝神经网络的后台校准算法,能够对高精度单通道SAR ADC的电容失配、偏移、增益等多个非理想因素同时进行校准,有效提高SAR ADC的精度。本算法不仅可以达到全连接神经网络校准效果,而且同时对贡献小的权重进行剔除,降低了校准电路的资源消耗,加快了神经网络校准算法速度。仿真结果表明,信号频率接近奈奎斯特频率的情况下,对16 bit 5 MS/s的 SAR ADC进行校准,校准后ADC的有效位数从7.4 bit提高到15.6 bit,无杂散动态范围从46.8 dB提高到126.2 dB。