一种基于统计的流水线ADC数字后台校准方法

高精度流水线ADC的设计需要校准技术来提高其转换精度.基于统计的数字后台校准方法无需校准信号,直接通过对输出的统计得到误差值的大小,将其从数字输出中移除从而消除了ADC输出非线性.将该校准方法应用于14bit流水线ADC中,仿真结果表明校准后信噪失真比SNR为76.9dB,无杂散动态范围SFDR为73.9dB,有效精度ENOB从9bit提高到12.5bit.     

10 bit 80 Msample/s流水线ADC的电路级设计

实现了0.18μmCMOS模拟工艺、1.8V电源电压下10位分辨率、80MHz采样率的流水线ADC的电路级设计,采用栅压自举的采样开关和增益提升运放保证ADC的精度;采用复位结构的SHC和MDAC消除运放失调电压的影响;采用动态比较器并优化每级电容以降低功耗.当输入信号幅度为1Vpp时,ADC在整个量化范围内无失码,当输入信号频率为39MHz时,可获得71.6dB的无失真动态范围和60.56dB的信噪失真比.     

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.     

1.8 V 10 bit 40 MS/s的流水线模数转换器

设计了一个10 bit,40 MS/s流水线模数转换器,适用于无线传感器网络(WSN)嵌入式芯片中.基于对电容失配的非线性影响的分析,提出了每级多比特的结构,使ADC具有很好的线性度.片内集成了参考电压源,大大减少了外围电路的数量.芯片采用SMIC 0.18μm CMOS工艺实现,在40 MS/s采样率下,电路微分非线性(DNL)最大0.42 LSB,积分非线性(INL)最大0.93 LSB,有效精度(ENOB)最高达9 bit.电路使用1.8 V电压供电,核心面积1.5mm2,核心电路功耗73 mW.     

基于0.13 μm CMOS工艺的14位50 MS/s流水线ADC

设计并实现了一种14位50 MS/s流水线ADC。采用无采保放大器的前端电路和运放共享技术,在达到速度及精度要求的同时降低了功耗。该流水线ADC采用0.13 μm标准CMOS工艺实现,芯片尺寸为2.7 mm×2.1 mm。在电源电压为1.2 V、采样速率为50 MS/s、模拟输入信号频率为28 MHz的条件下进行测试。结果表明,该ADC的功耗为91.2 mW,SFDR为82.39 dBFS,SNR为72.45 dBFS,SNDR为71.13 dB,ENOB为11.52 bit,THD为-81.28 dBc,DNL在±1 LSB以内,INL在±3 LSB以内,品质因子FOM为0.62 pJ/step。     

一种数字CMOS工艺制造的10位100MS/s流水线ADC

介绍了采用0.18μm数字工艺制造、工作在3.3V下、10位100MS/s转换速率的流水线模数转换器。提出了一种适用于1.5位MDAC的新的金属电容结构,并且使用了高带宽低功耗运算放大器、对称自举开关和体切换的PMOS开关来提高电路性能。芯片已经通过流片验证,版图面积为1.35mm×0.99mm,功耗为175mW。14.7MS/s转换速率下测得的DNL和INL分别为0.2LSB和0.45LSB,100MS/s转换速率下测得的DNL和INL分别为1LSB和2.7LSB,SINAD为49.4dB,SFDR为66.8dB。     

一种12位80 MS/s CMOS流水线ADC设计

介绍了一种12 bit 80 MS/s流水线ADC的设计,用于基带信号处理,其中第一级采用了2.5 bit级电路,采样保持级采用了自举开关提高线性,后级电路采用了缩减技术,节省了芯片面积.采用了折叠增益自举运放,优化了运放的建立速度,节省了功耗.芯片采用HJTC0.18μm标准CMOS工艺,1.8 V电压供电,版图面积2.3 mm × 1.4 mm.版图后仿真表明,ADC在8 MHz正弦信号1 V峰值输入下,可以达到11.10 bit有效精度,SFDR达到80.16 dB,整个芯片的功耗为155 mW.     

一种用于流水线模数转换器的电容失配校准方法

对于流水线模数转换器(ADC),电容失配是一种主要的非线性误差源.为了减小电容失配误差,提出了一种电容失配校准的方法.该方法通过一种电荷相加、电容交换和电荷反转移的电路技术,可将电容失配误差减小至其2次项.基于所提出的方法,设计了一种0.6μm CMOS,13b,2MS/s的流水线ADC实验芯片.对所设计的实验芯片进行测试,得到了0.5LSB的DNL和2.5LSB的INL,并且当以614kHz的采样率对19.2kHz的输入进行转换时,得到了71.2dB的SFDR和64.1dB的SNDR,当以2MHz的采样率对125kHz的输入进行转换时,得到了70.6dB的SFDR和62.22dB的SNDR以上结果表明,ADC得到了超出电容匹配精度的线性度,证明了所采用的电容失配校准方法的有效性.     

一种用于流水线模数转换器的电容失配校准方法

对于流水线模数转换器(ADC),电容失配是一种主要的非线性误差源. 为了减小电容失配误差,提出了一种电容失配校准的方法. 该方法通过一种电荷相加、电容交换和电荷反转移的电路技术,可将电容失配误差减小至其2次项. 基于所提出的方法,设计了一种0.6μm CMOS,13b, 2MS/s的流水线ADC实验芯片. 对所设计的实验芯片进行测试,得到了0.5LSB的DNL和2.5LSB的INL,并且当以614kHz的采样率对19.2kHz的输入进行转换时,得到了71.2dB的SFDR和64.1dB的SNDR,当以2MHz的采样率对125kHz的输入进行转换时,得到了70.6dB的SFDR和62.22dB的SNDR. 以上结果表明,ADC得到了超出电容匹配精度的线性度,证明了所采用的电容失配校准方法的有效性.     

用于视频图像传感器的12 bit 60 MS/s流水线模数转换器

介绍了一种12 bit 60 MS/s流水线模数转换器(ADC),该转换器使用采样保持电路,将连续变化的模拟信号通过一定时间间隔的采样,以实现信号的准确量化,利用增益自举运放提高信号建立的线性度;采用每级1.5 bit精确度的流水线结构实现冗余编码,降低比较器失调电压对精确度的影响,同时提出一种新型的消除静态功耗的预放大比较器结构。该流水线ADC芯片采用华力55 nm 互补金属氧化物(CMOS)工艺进行电路和版图设计。对后仿真结果进行快速傅里叶变换(FFT)分析得到：动态参数无杂散动态范围(SFDR)为86.18 dB,信噪比(SNR)为72.91 dB,信纳比(SNDR)为72.8 dB,有效位数(ENOB)为11.72 bit。     

一种14位100 MS/s的流水线模数转换器

设计了一种14位100 MS/s的流水线模数转换器(ADC)。采样保持电路与第1级2.5位乘法数模转换器(MDAC1)共享运放,降低了功耗。提出了一种改进的跨导可变双输入开关运放,以满足采样保持和MDAC1对运放的不同要求,并消除记忆效应和级间串扰。ADC后级采用5级1.5位运放共享结构。基于0.18 μm CMOS工艺,ADC核心面积为1.4 mm²。后仿真结果表明,在1.8 V电源电压下,当采样速率为100 MS/s、输入信号频率为46 MHz时,ADC的信噪比(SNR)为82.6 dB,信噪失真比(SNDR)为78.7 dB,无杂散动态范围(SFDR)为84.1 dB,总谐波失真(THD)为-81.0 dB,有效位数(ENOB)达12.78位。ADC整体功耗为116 mW。     

一个高线性13位流水线CMOS A/D转换器

介绍了一个采用多种电路设计技术来实现高线性13位流水线A/D转换器.这些设计技术包括采用无源电容误差平均来校准电容失配误差、增益增强(gain-boosting)运放来降低有限增益误差和增益非线性,自举(bootstrapping)开关来减小开关导通电阻的非线性以及抗干扰设计来减弱来自数字供电的噪声.电路采用0.18μm CMOS工艺实现,包括焊盘在内的面积为3.2mm2.在2.5MHz采样时钟和2.4MHz输入信号下测试,得到的微分非线性为-0.18/0.15LSB,积分非线性为-0.35/0.5LSB,信号与噪声加失真比(SNDR)为75.7dB,无杂散动态范围(SFDR)为90.5dBc;在5MHz采样时钟和2.4MHz输入信号下测试,得到的SNDR和SFDR分别为73.7dB和83.9dBc.所有测试均在2.7V电源下进行,对应于采样率为2.5MS/s和5Ms/s的功耗(包括焊盘驱动电路)分别为21mW和34mW.     

一个高线性13位流水线CMOS A/D转换器

介绍了一个采用多种电路设计技术来实现高线性13位流水线A/D转换器.这些设计技术包括采用无源电容误差平均来校准电容失配误差、增益增强(gain-boosting)运放来降低有限增益误差和增益非线性,自举(bootstrapping)开关来减小开关导通电阻的非线性以及抗干扰设计来减弱来自数字供电的噪声.电路采用0.18μm CMOS工艺实现,包括焊盘在内的面积为3.2mm2.在2.5MHz采样时钟和2.4MHz输入信号下测试,得到的微分非线性为-0.18/0.15LSB,积分非线性为-0.35/0.5LSB,信号与噪声加失真比(SNDR)为75.7dB,无杂散动态范围(SFDR)为90.5dBc;在5MHz采样时钟和2.4MHz输入信号下测试,得到的SNDR和SFDR分别为73.7dB和83.9dBc.所有测试均在2.7V电源下进行,对应于采样率为2.5MS/s和5Ms/s的功耗(包括焊盘驱动电路)分别为21mW和34mW.     

一种10位250 MS/s电荷域流水线ADC

提出了一种高速、低功耗、小面积的10位 250 MS/s 模数转换器(ADC)。该ADC采用电荷域流水线结构,消除了高增益带宽积的跨导运算放大器,降低了ADC功耗。采用流水线逐级电荷缩减技术,降低了后级电路的电荷范围,减小了芯片面积。测试结果表明,在250 MS/s采样速率、9.9 MHz输入正弦信号的条件下,该ADC的无杂散动态范围(SFDR)为64.4 dB,信噪失真比(SNDR)为57.7 dB,功耗为45 mW。     

用于百万像素级CMOS图像传感器的10位50MS/s流水线ADC设计

高速高精度ADC是CMOS图像传感器中的重要部分。随着工艺的进步,低功耗设计已经吸引了很多人的注意。为了在没有降低表现的情况下控制功耗,在本设计采用相同结构放大器共用相同的偏置电路技术,并且采用了共源共栅补偿技术来降低功耗。噪声和不匹配也是流水线ADC中重要的误差源,因此采用了Matlab对这两者进行了仔细的计算和系统仿真。在本文中,提出了一个10位50MS/s的 流水线ADC核心。这个设计可以用于大像素规模的CMOS图像传感器。本设计在表现和功耗上取得了很好的平衡。     

用于百万像素级CMOS图像传感器的10位50MS/s流水线ADC设计

噪声和不匹配是流水线ADC中的重要误差源,采用Matlab软件对它们进行了计算和系统仿真.为了在没有降低表现的情况下控制功耗,采用了相同结构放大器共用相同的偏置电路技术,并且采用了共源共栅补偿技术来降低功耗.还设计并且测试了一个可用于大像素规模CMOS图像传感器系统的10位50MS/s流水线ADC原型.根据测试结果,当采样频率为50MHz时功耗仅为42mW,SINAD为45.69dB.设计在表现和功耗上取得了很好的平衡.     

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.