An 8-bit 200-MSample/s Folding and Interpolating ADC in 0.25 mm2

This article is presented to describe an area-efficient CMOS folding and interpolating analog-to-digital converter (ADC) for embedded application, which is fully compatible with standard digital CMOS technology. A modified MOS-transistor-only folding block contributes to a small chip area. At the input stage, offset averaging reduces the input capacitance and the distributed track-and-hold circuits are proposed to improve signal-to-noise-plus-distortion ratio (SNDR). An INL/DNL of 0.77 LSB/0.6 LSB was measured. An SNDR figure of 43.7 dB is achieved at 4 MHz input frequencies when operated at full speed of 200 MHz. The chip is realized in a standard digital 0.18 μm CMOS technology and consumes a total power of 181 mW from 3.3 V power supply. The active area is 0.25 mm².     

一种双采样6 bit 150MSPS CMOS折叠内插式ADC。

CMOS折叠预处理电路的带宽和失调是限制折叠内插式ADC的动态和静态特性的主要原因之一。所设计的ADC采用一种双采样保持电路降低了对折叠器的带宽要求,获得了优良的动态特性;提出一种改进结构的全平衡折叠电路,降低了折叠器本身的失调,同时改善了ADC的静态和动态特性。仿真结果表明:在输入信号频率74.1MHz、采样频率150M时SNDR为37.2dB;INL、DNL分别为0.5/0.6LSB。芯片采用1stSilicon0.25μmCMOS工艺流片,并用于10/100Base-TPHY芯片中,测试结果表明,该ADC能正常工作,功耗为135mW,芯片有效面积0.4mm2。     

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。     

采用LMS数字校准的13位200MSPS ADC设计

本文设计了无采保电路流水线ADC,并且采用LMS校准技术对ADC前三级3阶和5阶非线性误差进行数字校准。精心设计的运放和开关使MDAC的闭环非线性仅为7LSB左右。仿真结果表示200MSPS采样率的流水线ADC在输入达到83.13M时可以达到77dB的SNDR。     

折叠内插模数转换器分析及实现

应用Matlab/Simulink工具对折叠内插模数转换器进行了建模,研究了具有8bit分辨率、200MHz采样频率的该模数转换器的芯片设计和实现．系统设计时采用Matlab/Simulink进行行为级建模并分别分析了预放大的增益、折叠电路的带宽以及比较器的失调对动态性能的影响．设计实现的模数转换器实测结果表明,积分非线性误差和微分非线性误差分别小于0.77和0.6LSB,在采样频率为200MHz及输入信号频率为4MHz时,信号与噪声及谐波失真比为43.7dB．电路采用标准0.18μｍ CMOS数字工艺实现,电源电压为3.3V,功耗181mW,芯核面积0.25mm2．     

A 4 Gbps current-mode transmitter for 12-bit 250 MSPS ADC

A 4 Gbps transmitter for a 12-bit 250 MSPS pipelined ADCs is presented. A low power current mode (CM) output driver with reverse scaling technique is proposed. A high speed, low power combined serializer is implemented to convert 12 bit parallel data into a seria1 data stream. The whole transmitter is used in a 12-bit 250 MSPS pipelined ADC for the digital output buffer and fabricated in 180 nm 1. 8 V 1P5M CMOS technology. Test results show that the transmitter provides an eye height greater than 800 mV for data rates of both 2 Gbps and 4 Gbps, the 12-bit 250 MSPS ADC achieves the SNR of 69.92 dBFS and SFDR of 81.17 dB with 20.1 MHz input at full sampling speed. The ADC with the 4 Gbps transmitter consumes the power consumption of 395 mW, where the power consumption of transmitter is 75 mW. The ADC occupies an area of 2.5×3.2 mm², where the active area of the transmitter block is 0.5×1.2 mm².     

单通道8bit1.4GS/s折叠内插ADC

基于0.18 μm CMOS工艺设计并实现了一种8 bit 1.4 GS/s ADC.芯片采用多级级联折叠内插结构降低集成度,片内实现了电阻失调平均和数字辅助失调校准.测试结果表明,ADC在1.4GHz采样率下,有效位达6.4bit,功耗小于480 mW.文章所提的综合校准方法能够有效提高ADC的静态和动态性能,显示出...     

一种8位1 GS/s折叠内插A/D转换器

基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,采用两级级联的折叠内插结构,设计了一种8位1 GS/s折叠内插A/D转换器。在预放大器阵列输出端引入失调平均网络,优化了预放大器阵列的输入对管尺寸,以补偿边界预放大器的增益衰减。在折叠电路中引入幅度补偿电路,以增加较小的电路功耗为代价改善了电路的带宽限制,提高了增益及输出线性范围。分析了内插平均电阻网路中的高倍内插误差,通过优化内插电阻值,实现了内插输出失调的减小,保证了系统良好的精度特性。仿真结果表明,在采样率为1 GS/s、输入正弦波频率为465.82 MHz的条件下,该8位折叠内插A/D转换器的有效位数能够达到7.31位,功耗为290 mW。     

200Ms/s 177mW 8位折叠内插结构的CMOS模数转换器

介绍了一个采用折叠内插结构的CMOS模数转换器,适合于嵌入式应用.该电路与标准的数字工艺完全兼容,经过改进的无需电阻就能实现的折叠模块有助于减小芯片面积.在输入级,失调平均技术降低了输入电容,而分布式采样保持电路的运用则提高了信号与噪声的失真比.该200MHz采样频率8位折叠内插结构的CMOS模数转换器在3.3V电源电压下,总功耗为177mW,用0.18μm 3.3V标准数字工艺实现.     

200Ms/s 177mW 8位折叠内插结构的CMOS模数转换器

介绍了一个采用折叠内插结构的CMOS模数转换器,适合于嵌入式应用.该电路与标准的数字工艺完全兼容,经过改进的无需电阻就能实现的折叠模块有助于减小芯片面积.在输入级,失调平均技术降低了输入电容,而分布式采样保持电路的运用则提高了信号与噪声的失真比.该200MHz采样频率8位折叠内插结构的CMOS模数转换器在3.3V电源电压下,总功耗为177mW,用0.18μm3.3V标准数字工艺实现     

一种8位100 MS/s的低功耗流水线型ADC

基于0.35 μm CMOS工艺,设计并制作了一种低功耗流水线型ADC。分析了ADC结构对功耗的影响,采用1.5位/级的流水线结构来最小化功耗,并提升速度。为进一步降低功耗,设计了一种不带补偿并可调节相位裕度的共源共栅跨导放大器(OTA)和改进的比较器。测试结果显示,该ADC在3 V电源电压、100 MS/s采样速率下,功耗为65 mW,面积为0.73 mm²,在模拟输入频率为70.1 MHz和141 MHz下的无杂散动态范围(SFDR)分别为59.8 dBc和56.5 dBc。该ADC可应用于需要欠采样的通信系统中。     

一个5-bit 4 GS/s的插值型模数转换器设计

设计了一款5-bit 4 GS/s的电阻插值型模数转换器(ADC),由预放大器阵列、高速比较器和编码器模块组成。定量分析了预放大器阵列的带宽和增益对ADC性能的影响,选取了最优的预放大器阵列结构,采样保持电路则选择了分布式采样,并采用电流逻辑模(CML)的比较器和编码电路。基于TSMC 65 nm工艺下进行仿真:在4 GHz的采样频率下,输入信号为200 MHz时,有效位数(ENOB)为4.85,SNDR为30.97,系统功耗为85 m W。     

一种8位高速折叠内插A/D转换器的设计

介绍了基于0.35μm BiCMOS工艺的8位高速A/D转换器,采用独特的折叠和内插结构,在大大降低成本、功耗的同时,既能保证超高转换速率,又能达到较高的静态和动态指标。在采样率1GS/s和模拟输入差分250mV(Vp-p)、484MHz条件下进行测试,SFDR高达56dB,SNR高达45.5dB;在3.3V电源电压下,功耗为800mW。     

8位10 MSPS流水折叠式ADC的性能测试和分析

利用信号完整性分析方法,研究探讨了高速ADC的性能指标测试问题.通过实验仿真,对一个自主设计的分辨率为8 位、采样速率最高达10 MSPS的高速流水折叠式ADC进行了相关测试分析;分别给出了静态和动态测试结果.结果表明,信号完整性分析方法可以有效地用于高速中分辨率ADC的动态和静态测试.     

A 16-bit 1 MSPS SAR ADC with foreground calibration and residual voltage shift strategy

In this paper, a 16-bit 1MSPS foreground calibration successive approximation register analog-to-digital converter (SAR ADC) is developed by the CMOS 0.25 μm process. An on-chip all-digital foreground weights calibration technique integrating self-calibration weight measurement with PN port auto-balance technique is designed to improve the performance and lower the costs of the developed SAR ADC. The SAR ADC has a chip area of 2.7 × 2.4 mm², and consumes only 100 μW at the 2.5 V supply voltage with 100 KSPS. The INL and DNL are both less than 0.5 LSB.     

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。     

一种低延迟折叠插值12位1.5 GS/s ADC

基于4级级联折叠插值架构,提出了一种12位ADC。电路采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计。单核达到1.5 GS/s的转换速度,接口输出为2-lane LVDS,延迟时间小于7 ns。前端采样保持电路和折叠插值量化器采用纯双极设计,在不修调的情况下可达到12位量化精度。最后,给出版图设计要点和测试结果。     

一种CMOS折叠结构ADC中的失调抵消技术

CMOS折叠预放电路的失调是限制CMOS折叠结构A/ D转换器实现高分辨率应用的主要原因之一.文中提出差分对的动态匹配技术改善了折叠预放电路的失调,从而为研制CMOS工艺中的高分辨率折叠结构A/ D转换器提供了一种可行方案,并给出了MATL AB和电路仿真的实验结果.     

14位100MSPS流水线ADC的低功耗设计

为实现14位100MSPS流水线模数转换器(ADC)的低功耗设计,提出了一种新型的运放和电容共享技术。该技术将流水线ADC的前端采样保持电路(SHC)并入第一流水线级,并在后面的流水线级中相邻两级使用运放共享技术,消除了常规的运放和电容共享技术所存在的需要额外置零状态和引入的额外开关影响运放建立时间的缺点。芯片采用TSMC 0.18μm互补型金属氧化物半导体(CMOS)混合信号工艺,仿真结果表明,在100MSPS采样率和10MHz输入信号频率下,ADC可达到77.6dB的信号噪声失调比(SNDR),87.3dB的无杂散动态范围(SFDR),±0.4LSB的微分非线性(DNL),±1LSB的积分非线性(INL),0.56pJ/conv的品质因数(FOM),在3.3V供电情况下功耗为350mW。     

An 11-bit 200 MS/s subrange SAR ADC with low-cost integrated reference buffer

This paper presents an 11-bit 200 MS/s subrange SAR ADC with an integrated reference buffer in 65 nm CMOS. The proposed ADC employs a 3.5-bit flash ADC for coarse conversion, and a compact timing scheme at the flash/SAR boundary to speed up the conversion. The flash decision is used to control charge compensating for the reference voltage to reduce its input-dependent fluctuation. Measurement results show that the fabricated ADC has achieved significant improvement by applying the reference charge compensation. In addition, the ADC achieves a maximum signal-to-noise-and-distortion ratio of 59.3 dB at 200 MS/s. It consumes 3.91 mW from a 1.2 V supply, including the reference buffer.