低功耗10位100MHz流水线A/D转换器设计

介绍了一个10位100 MHz,1.8 V的流水线结构模/数转换器（ADC）,该ADC运用相邻级运算放大器共享技术和逐级电容缩减技术,可以大大减小芯片的功耗和面积。电路采用级联1个高性能前置采样保持单元和4个运放共享的1.5位/级MDAC,并采用栅压自举开关和动态比较器来缩减功耗。结果显示,在输入频率达到奈奎斯特频率范围内,整个ADC的有效位数始终高于9位。电路使用TSMC 0.18μm 1P6 M CMOS工艺,在100 MHz的采样频率下,功耗仅为45 mW。     

基于0.35 μm GeSi-BiCMOS工艺的1 GSPS采样保持电路

介绍了一种基于0.35μmGeSi-BiCMOS工艺的1GSPS采样/保持电路。该电路采用全差分开环结构,使用局部反馈提高开环缓冲放大器的线性度;采用增益、失调数字校正电路补偿高频输入信号衰减和工艺匹配误差造成的失调。在1GS/s采样率、484.375MHz输入信号频率、3.3V电源电压下进行仿真。结果显示,电路的SFDR达到75.6dB,THD为-74.9dB,功耗87mW。将该采样/保持电路用于一个8位1GSPSA/D转换器。流片测试结果表明,在1GSPS采样率,240.123MHz和5.123MHz输入信号下,8位A/D转换器的SNR为41.39dB和43.19dB。     

一种低功耗14位10MS/s流水线A/D转换器

基于0.6μm BiCMOS工艺,设计了一个低功耗14位10MS/s流水线A/D转换器.采用了去除前端采样保持电路、共享相邻级间的运放、逐级递减和设计高性能低功耗运算放大器等一系列低功耗技术来降低ADC的功耗.为了减小前端采样保持电路去除后引入的孔径误差,采用一种简单的RC时间常数匹配方法.仿真结果表明,当采样频率为10MHz,输入信号为102.5kHz,电源电压为5V时,ADC的信噪失真比(SNDR)、无杂散谐波范围(SFDR)、有效位数(ENOB)和功耗分别为80.17dB、87.94dB、13.02位和55mW.     

用于射频系统的10 MS/s 10位SAR A/D转换器

设计了一种用于射频系统的低功耗、中速中精度差分输入逐次逼近型(SAR)A/D转换器。采样完成后采用下极板对接的逻辑算法,10位SAR A/D转换器只需9位DAC即可满足其精度要求。DAC阵列采用分段电容结构,节省了芯片面积。比较器采用前置运算放大器加锁存器的结构,达到了同时兼顾速度和精度的要求。该A/D转换器芯片采用GSMC 0.13 μm 1P7M CMOS工艺制造,其核心电路尺寸为500 μm×360 μm,采用1.2 V的单电源供电。测试结果表明,当采样频率为10 MS/s,输入信号频率为2 MHz时,该SAR A/D转换器达到8.45位的有效精度,总功耗为2.17 mW;当采样频率为5 MS/s,输入信号频率为1 MHz时,该SAR A/D转换器达到8.75位的有效精度,总功耗为2.07 mW。     

一种40 MSPS 10位流水折叠分级式A/D转换器

探讨和研究基于流水线(Pipelined)技术的折叠分级式A/D转换器(ADC),理论分析了它的原理和一般结构,给出了一个具体结构的ADC框图和具体的折叠电路,并得出了实际制作的ADC的测试图。该折叠分级式ADC的输入频率可达到1 MHz,2级折叠电路产生的高2位加上子ADC产生的8位,使A/D转换器可达到10位的分辨率,采样率最大为40 MSPS。     

高速高精度流水线ADC的快速仿真方法研究

设计了一种可以与晶体管跨导运算放大器特性高度比拟的运放宏模型.用该宏模型替换采样/保持电路和MDAC模块中的晶体管级放大器电路,进行FFT分析;在仿真结果相差3.2%的情况下,仿真时间为原来的1.7%,大大缩短了流水线ADC的验证周期.在该方法的指导下,设计了一个10位20 MS/s 流水线A/D转换器.在2.3 MHz输入信号下测试,该A/D转换器的ENOB为8.7位,SFDR为73 dBc;当输入信号接近奈奎斯特频率时,ENOB为8.1位.     

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。     

14位50MS/s100mW0.18μm CMOS流水线ADC

实现了一种14位40MS/s CMOS流水线A/D转换器(ADC)。在1.8V电源电压下,该ADC功耗仅为100mW。基于无采样/保持放大器前端电路和双转换MDAC技术,实现了低功耗设计,其中,无采样/保持放大器前端电路能降低约50%的功耗,双转换MDAC能降低约10%的功耗。该ADC采用0.18μm CMOS工艺制作,芯片尺寸为2.5mm×1.1mm。在40MS/s采样速率、10MHz模拟输入信号下进行测试,电源电压为1.8V,DNL在±0.8LSB以内,INL在±3.5LSB以内,SNR为73.5dB,SINAD为73.3dB,SFDR为89.5dBc,ENOB为11.9位,THD为-90.9dBc。该ADC能够有效降低SOC系统、无线通信系统及数字化雷达的功耗。     

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。     

一种12位100 MS/s流水线ADC的设计

设计了一种12位100 MS/s流水线型模数转换器。采用3.5位/级的无采保前端和运放共享技术以降低功耗;采用首级多位数的结构以降低后级电路的输入参考噪声。采用一种改进型的双输入带电流开关的运放结构,以解决传统运放共享结构所引起的记忆效应和级间串扰问题。在TSMC 90 nm工艺下,采用Cadence Spectre进行仿真验证,当采样时钟频率为100 MS/s,输入信号频率为9.277 34 MHz时,信干噪比(SNDR)为71.58 dB,无杂散动态范围(SFDR)为86.32 dB,电路整体功耗为220.8 mW。