一种电容阵列结构的10位8通道1MS/s逐次逼近AD转换器

设计了一种用于多电源SoC的10位8通道1MS/s逐次逼近结构AD转换器。为提高ADC精度,DAC采用改进的分段电容阵列结构。为降低功耗,比较器使用了反相器阈值电压量化器,在模拟输入信号的量化过程中减少静态功耗产生。电平转换器将低电压数字逻辑信号提升为高电平模拟信号。采用UMC 55nm 1P6M数字CMOS工艺上流片验证设计。测试结果表明,当采样频率为1 MS/s、输入信号频率为10 kHz正弦信号情况下,该ADC模块在3.3 V模拟电源电压和1.0 V数字电源电压下,具有最大微分非线性为0.5LSB,最大积分非线性为1LSB。测得的SFDR为75 dB,有效分辨率ENOB为9.27位。     

汽车电子MCU中的16通道10 bit 1 MHz逐次逼近模数转换器设计

逐次逼近模数转换器(SAR ADC)具有中等转换精度和速度,在精度、速度、功耗以及成本方面具有综合优势,且易于实现多路控制,广泛应用于工业控制、医疗仪器以及微控制器(MCU)等领域中。采用GSMC0.18μm1P6M CMOS混合信号工艺,设计了一款用于汽车电子MCU的16通道10bit1MHz逐次逼近模数转换器。测试结果表明,在电源电压1.8V,输入信号51kHz和1MHz时钟频率下,无杂散动态范围(SFDR)71.364dB,有效位数(ENOB)达到9.49bit,整体功耗2.24mW,满足汽车电子MCU的应用需求。     

一种10位10MS/s全差分异步逐次逼近模数转换器

设计了一种适用于嵌入式应用的10位10 MS/s逐次逼近模拟数字转换器。数字模拟转换器采用改进的分段电容阵列结构,有效地减小了电容面积和开关切换时的功耗。电容阵列采用中心对称技术,提高了电容匹配。使用采样时钟为主时钟和异步工作方式,避免了高频时钟的使用,同时优化控制逻辑来提高转换速度。电平转换模块将低电压数字逻辑信号提升为高电平模拟信号。采用UMC 0.11μm 1P6MCMOS工艺验证。当采样频率为10 MS/s、输入频率为100kHz左右正弦信号时,信号噪声畸变比(SNDR)为59.99dB,有效分辨率(ENOB)为9.67位。测得最大微分非线性(DNL)为0.48LSB,最大积分非线性(INL)为0.61LSB。     

一种10位120 MS/s逐次逼近A/D转换器

基于SMIC 65 nm CMOS工艺,设计了一种10位120 MS/s逐次逼近A/D转换器。电路为1.2 V电源供电,采用基于单调转换方式的改进型低功耗D/A电容阵列,相比于传统电容阵列,功耗降低了91%。采用一级动态预放大加一级动态锁存器的动态比较器,以降低功耗和提高速度。设计了与电容阵列工作方式相结合的异步逻辑控制电路,以降低外部时钟设计难度,并在控制功耗的前提下提高速度。Spectre仿真验证结果表明,在采样频率为120 MHz,输入信号频率为60 MHz时,SFDR达到81.07 dB,有效位数大于9位,具有良好的动态性能。电路整体功耗约为600 μW。     

六位逐次逼近型模数转换器的设计

为满足北斗多模导航SOC对中等精度、低功耗ADC的需求,本文基于Smic40工艺对六位全差分SARADC的主要功能模块进行了设计,比较器部分采用Latch结构降低功耗,通过增加前置运放减小失调电压。采用电荷重分布DAC降低了电容匹配性要求,减小了非线性误差。驱动Buffer采用折叠式共源共栅栅压浮动AB类运放,降低了整体的功耗。通过手动搭建整个逻辑控制电路,更加深刻的理解了整个系统的逻辑控制要求。     

一种高速低功耗10位逐次逼近模数转换器设计

通过分析并优化逐次逼近模数转换器(SAR ADC)的工作时序,设计并实现了一种高速、低功耗、具有误差补偿的10位100 MS/s A/D转换器。该芯片采用TSMC 0.13 μm CMOS工艺进行设计。后仿真结果表明,在1.2 V电源电压、20.3125 MHz输入信号频率、100 MHz采样频率下,模数转换器的无杂散动态范围(SFDR)为68.1 dB,有效位数(ENOB)达到9.41位,整体功耗为0.865 mW,FoM值为15 fJ/conv。芯片核心电路面积为(0.02×0.02) mm²。     

多通道逐次逼近型10 bit 40 Ms/s模数转换器的设计

设计了一个多通道逐次逼近型结构的10 bit 40 Ms/s模数转换器(ADC).由于采用时间交叉存取技术,提高了整个芯片的转换速度,同时通过运用比较器自校准和电容自校准结构,提高了整个电路的转换精度.本芯片采用Chart 0.25μm2.5 V工艺,版图面积为1.4 mm× 1.3 mm.40 MHz工作时,平均功耗为33.68 mW.输入频率19.9 MHz时,信号噪声失真比(SINAD)为59.653 3 dB,无杂散动态范围(SFDR)为74.864 6 dB.     

逐次逼近（SAR）模数转换器进展

介绍了逐次逼近模数转换器（SAR－ADC）的原理结构和研究现状,主要对SAR－ADC 中的DAC、比较器、校准方法等主要模块进行了讨论。基于精度、速度、功耗的考虑,分别对SAR－ADC中的DAC结构进行分析比较,其多采用分段电容阵列或差分电容阵列。简述了比较器在功耗、速度、精度方面的结构调整。基于降低非理想效应,提高精度目的,对比分析了3种校准方法。为不同电路选择适当校准提供参考依据。最后总结了目前SAR－ADC的发展趋势。     

解析逐次逼近ADC

逐次逼近 (ＳＡＲ)模数转换器 (ＡＤＣ)是采样速率低于５Ｍｓｐｓ的中高分辨率应用的常见结构 ,ＳＡＲＡＤＣ的分辨率一般为８～１６位 ,具有低功耗、小尺寸等特点 ,因此其具有较宽的应用范围 ,如 :便携式／电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据／信号采集器等。顾名思义 ,ＳＡＲＡＤＣ实质上是实现二进制搜索算法。内部电路可能运行在几兆赫 (ＭＨｚ) ,ＡＤＣ采样速率是该数值的分数 ,主要由逐次逼近算法决定。１ＳＡＲＡＤＣ的结构尽管实现ＳＡＲＡＤＣ的方式千差万别 ,但其基本结构非常简单 (如图１所示 )。模拟输入电压 (ＶＩＮ)…     

一种2.5 V 1-MS/s 12位逐次逼近A/D转换器

设计了一种低功耗、中速中精度的单端输入逐次逼近A/D转换器,用于微处理器外围接口。其D/A转换器采用分段电容阵列结构,有利于版图匹配,节省了芯片面积;比较器使用三级前置放大器加锁存器的多级结构,应用了失调校准技术;控制电路协调模拟电路完成逐次逼近的工作过程,并且可以控制整个芯片进入下电模式。整个芯片使用UMC 0.18μm混合模式CMOS工艺设计制造,芯片面积1 400μm×1 030μm。仿真结果显示,设计的逐次逼近A/D转换器可以在2.5 V电压下达到12位精度和1 MS/s采样速率,模拟部分功耗仅为1 mW。     

8通道10b的R-C混合式SARADC的设计

实现一个8通道10 b转换精度的逐次逼近式(SAR)模拟-数字转换器。在DAC的设计上采用新的电阻电容混合式的DAC的结构,和传统的C-R式结构相比具有更小的面积。同时对比较器的设计进行了优化,采用一个三级级联的准差分结构,并设计在传统的前置预放和锁存器级联的理论基础上,引入了交叉耦合负载,复位、钳位技术,获得了高精度和较低的功耗。设计经HSPICE仿真结果证明有效,并采用0.13μm CMOS工艺,分别采用2.5 V的模拟电源电压和1.2 V的数字电源电压供电,实现10位的精度。芯片面积为480μm*380μm,FF case下功耗为0.54 mW。实现了超低功耗的ADC的设计。     

基于动态元件匹配技术的改进逐次逼近ADC设计

介绍了一种低功耗、中等速度、中等精度的改进逐次逼近ADC,用于DSP的外围接口中。其中DAC采用分段电容阵列结构,节省了芯片面积,其高三位使用了动态元件匹配技术,改善了ADC的性能。比较器采用四级预放大器和Latch串联构成,并且使用了失调校准技术。数字电路采用全定制设计,辅助模拟电路完成逐次逼近过程,并且能够使ADC进入省电模式。芯片使用UMC0.18μm混合信号CMOS工艺制造,版图面积2.2mm×1.5mm。后仿真结果显示,ADC可以在1.8V电压下达到12bit精度,速度1MS/s,整个芯片的功耗为2.6mW。     

用于SOC系统的逐次逼近型ADC设计

设计了一个基于SOC系统的触摸屏逐次逼近型结构的10 bit 2Msps模数转换器(ADC)。高精度比较器和Bootstrap开关应用于设计电路中,提高了芯片速度和降低了功耗。芯片采用SMIC0.18μm 1P6M CMOS工艺流片,版图面积为0.25mm2,2MHz工作时平均功耗为3.1mW。输入频率320kHz时,信噪比(SNR)为56dB,ENOB为9.05bit,无杂散动态范围(SFDR)为66.56dB,微分非线性(DNL)为0.8LSB,积分非线性(INL)为1.4LSB。     

基于开关运放的低功耗逐次逼近ADC设计

基于UMC 0.18 混合信号工艺,设计了一种低功耗逐次逼近ADC,重点考虑了功耗的优化和电路的改进,采用了开关运放技术,降低了传统缓冲器30%左右的能量消耗,同时比较器低功耗的设计也使该ADC节能的优点更加突出,同时比较器采用了失调校准技术,这样就能够满足10 bit精度的要求.在电源电压1.8 V、采样频率100 kHz的条件下,仿真得到该逐次逼近ADC信噪比为61.66 dB,而静态功耗仅为26μW.该设计的芯片版图面积为1 mm×1mm.     

一种低功耗嵌入式14位400MHz数模转换器

设计了一个14位刷新频率达400MHz,用于高速频率合成器的低功耗嵌入式数模转换器。该数模转换器采用5+4+5分段式编码结构,其电流源控制开关输出驱动级采用归零编码以提高DAC动态特性。该数模转换器核采用0.18μm1P6M混合信号CMOS工艺实现,整个模块面积仅为1.1mm×0.87mm。测试结果表明,该DAC模块的微分非线性误差是-0.9～+0.5LSB,积分非线性误差是-1.4～+1.3LSB,在400MHz工作频率下,输出信号频率为80MHz时的无杂散动态范围为76.47dB,并且功耗仅为107.2mW。     

一种8-b 180KSPS的带有新颖的时域比较器且有效位数7.97的差分逐次逼近模数转换器

This paper presents a differential successive approximation register analog-to-digital converter (SAR ADC) with a novel time-domain comparator design for wireless sensor networks. The prototype chip has been implemented in the UMC 0.18-μ m 1P6M CMOS process. The proposed ADC achieves a peak ENOB of 7.98 at an input frequency of 39.7 kHz and sampling rate of 180 kHz. With the Nyquist input frequency, 68.49-dB SFDR, 7.97-ENOB is achieved. A simple quadrate layout is adopted to ease the routing complexity of the common-centroid symmetry layout. The ADC maintains a maximum differential nonlinearity of less than 0.08 LSB and integral nonlinearity less than 0.34 LSB by this type of layout.     

An 8-bit 180-kS/s differential SAR ADC with a time-domain comparator and 7.97-ENOB

This paper presents a differential successive approximation register analog-to-digital converter(SAR ADC) with a novel time-domain comparator design for wireless sensor networks.The prototype chip has been implemented in the UMC 0.18-μm 1P6M CMOS process.The proposed ADC achieves a peak ENOB of 7.98 at an input frequency of 39.7 kHz and sampling rate of 180 kHz.With the Nyquist input frequency,68.49-dB SFDR,7.97-ENOB is achieved.A simple quadrate layout is adopted to ease the routing complexity of the co...     

A 10-bit 110 MHz SAR ADC with asynchronous trimming in 65-nm CMOS

A 10-bit 110 MHz SAR ADC with asynchronous trimming is presented. In this paper, a high linearity sampling switch is used to produce a constant parasitical barrier capacitance which would not change with the range of input signals. As a result, the linearity of the SAR ADC will increase with high linearity sampled signals. Farther more, a high-speed and low-power dynamic comparator is proposed which would reduce the comparison time and save power consumption at the same time compared to existing technology. Additionally, the proposed comparator provides a better performance with the decreasing of power supply. Moreover, a highspeed successive approximation register is exhibited to speed up the conversion time and will reduce about 50% register delay. Lastly, an asynchronous trimming method is provided to make the capacitive-DAC settle up completely instead of using the redundant cycle which would prolong the whole conversion period. This SAR ADC is implemented in 65-nm CMOS technology the core occupies an active area of only 0.025 mm² and consumes 1.8 mW. The SAR ADC achieves SFDR > 68 dB and SNDR > 57 dB, resulting in the FOM of 28 fJ/conversion-step. From the test results, the presented SAR ADC provides a better FOM compared to previous research and is suitable for a kind of ADC IP in the design SOC.     

11有效位数，精度可编程且非校正的时间模式逐次逼近模数转换器

设计了一种10或者12位的可编程差分逐次逼近模数转换器,用于桥梁应力监测系统。该模数转换器采用了一种新颖的时域比较器,且提出了几种提高时域比较器精度的技术。该芯片在UMC 0.18um工艺上实现。当模数转换器工作于12位模式100K采样率时,输入47.7kHz正弦波时, 有效位数为11,无杂散动态范围为77.48dB, 最大微分非线性为0.2/-0.74LSB,最大积分非线性为 1.27/-0.97LSB,总功耗为558uW。