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.     

13 bit 50 MS/s CMOS流水线ADC的设计

介绍了一种新的流水线ADC校准算法,并利用该校准算法完成了一个13 bit,50 MS/s流水线ADC的设计.该校准算法对级电路的比较器和后级电路的输出码字的出现频率进行统计,得到各个级电路输出位的真实权值,可以同时校准多种非理想因素如运放有限增益、电容失配等造成的误差.电路采用UMC 0.18μm混合工艺,1.8 V电源电压.通过SPECTRE仿真获得晶体管级级电路的输入输出关系,将其结果导入顶层行为级模型进行校准.仿真结果表明,在50 MHz采样率、5 MHz输入信号下,通过校准算法SFDR由44.1 dB提升至102.2 dB,SNDR由40.9 dB提升至79.9 dB,ENOB由6.5 bit提升至12.98 bit.     

一个高性能低功耗10位30MS/s流水线A/D转换器

介绍了一个10位30M采样率流水线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. 在采样保持电路中使用一种新颖的自举（bootstrap）开关，减小了失真，使得电路在输入信号频率很高时仍具有很好的动态性能. 还提出了一种新的偏置电路结构，为增益提高运放提供了一个稳定且精确的偏置，使得增益提高运放具有较大的电压摆幅. 在30MHz采样时钟，29MHz输入信号下测试，可以得到9.16bit有效位的输出，在输入信号为70MHz时，仍然有8.75bit有效位. 电路积分非线性的最大值为0.     

一种1.8V 10位100Ms/s流水线模数转换器设计

针对自举开关中的寄生效应和导通电阻的非线性问题提出了一种新的低压低电阻的自举开关.同时利用增益增强技术设计高直流增益和高单位增益带宽的运放,从而保证采样保持电路和子级电路的性能.基于以上技术,设计了一个10位100Ms/s流水线模数转换器,该模数转换器用0.18μm CMOS工艺流片验证.经测试,该模数转换器可以在采样率为100MHz,输入频率分别为在6.26和48.96MHz的情况下分别获得54.2和49.8dB的信噪比.     

一种1.8V 10位100Ms/s流水线模数转换器设计

针对自举开关中的寄生效应和导通电阻的非线性问题提出了一种新的低压低电阻的自举开关.同时利用增益增强技术设计高直流增益和高单位增益带宽的运放,从而保证采样保持电路和子级电路的性能.基于以上技术,设计了一个10位100Ms/s流水线模数转换器,该模数转换器用0.18μm CMOS工艺流片验证.经测试,该模数转换器可以在采样率为100MHz,输入频率分别为在6.26和48.96MHz的情况下分别获得54.2和49.8dB的信噪比.     

抗辐射低功耗流水线型8位100 MS/s ADC

设计并实现了一种抗辐射低功耗流水线型8位ADC。对流水线型结构的分辨率影响进行分析,确定了最优的级间分辨率和流水线结构。采用多种电路的结构设计,降低了电路功耗。为达到抗辐射指标,对电路进行了抗辐射加固设计。测试结果表明,在3 V电源电压、100 MHz时钟输入频率、70.1 MHz模拟输入频率的条件下,该ADC的SFDR为59.6 dBc,稳态总剂量能力为 2 500 Gy(Si),单粒子闩锁阈值为75 MeV·cm²/mg,功耗为69 mW。该ADC采用0.35 μm CMOS工艺制作,面积为0.75 mm²。该ADC适用于空间环境的通信系统。     

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.     

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14位85 MS/s流水线型ADC

基于0.18μm CMOS工艺设计与实现了一种14位85 MS/s流水线型模数转换器(ADC)。采用多种低功耗设计技术来降低系统功耗和面积,包括无采样保持电路前端和运算放大器共享等技术。在无数字校准的条件下,在3.3 V电源电压、85 MHz的时钟频率和70 MHz正弦输入信号频率下,达到了67.9 dBFS的信噪比(SNR)以及82.2 dBFS的无杂散动态范围(SFDR)。该ADC功耗为322 mW,面积为0.6 mm²,适合用于需求低功耗ADC的通信系统中。     

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。     

一种用于14bit 50MHz流水线模数转换器的CMOS采样开关

分析了影响CMOS采样开关性能的非理想因素,针对14bit 50MHz A/D转换器对采样开关特性的要求,提出了一种新型的时钟馈通补偿结构.该结构通过增加dummy开关管能够有效消除时钟馈通对采样值的影响,打破了开关设计中速度和精度之间的制约关系.基于SMIC 0.25μm标准CMOS数模混合工艺,采用Hspice对电路进行了模拟.模拟结果显示,在输入信号为23.3MHz正弦波,峰峰值为2V,采样时钟频率为50MHz,时钟上升/下降时间为0.1ns时,无杂散动态范围达到92dB,信噪失真比达到83dB;同时时钟馈通效应造成的保持误差由5.5mV降为90μV.这种具有时钟馈通补偿结构的采样开关特别适用于高速高分辨率模数转换器.     

一种用于14bit 50MHz流水线模数转换器的CMOS采样开关

分析了影响CMOS采样开关性能的非理想因素,针对14bit 50MHz A/D转换器对采样开关特性的要求,提出了一种新型的时钟馈通补偿结构.该结构通过增加dummy开关管能够有效消除时钟馈通对采样值的影响,打破了开关设计中速度和精度之间的制约关系.基于SMIC 0.25μm标准CMOS数模混合工艺,采用Hspice对电路进行了模拟.模拟结果显示,在输入信号为23.3MHz正弦波,峰峰值为2V,采样时钟频率为50MHz,时钟上升/下降时间为0.1ns时,无杂散动态范围达到92dB,信噪失真比达到83dB;同时时钟馈通效应造成的保持误差由5.5mV降为90μV.这种具有时钟馈通补偿结构的采样开关特别适用于高速高分辨率模数转换器.     

10bit 20MS/s流水线模数转换器设计

设计了一个20MHz采样率,10bit精度流水线模数转换器。采用新颖的栅压自举开关,使电路在输入信号频率很高时仍具有良好的动态性能;用MATLAB仿真增益增强型运算放大器在不同反馈因子下闭环零、极点特性,提出了使大信号建立时间最短的主运放、辅助运放单位增益带宽和相位裕度范围。采用SMIC0.35μm2P4M工艺流片验证,20MHz采样率,2.1MHz输入信号下,SFDR=73dBc,ENOB=9.18bit。     

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SFDR为83.5dB的14位100兆流水线模数转换器

This paper demonstrates a 14-bit 100 MS/s CMOS pipelined analog-to-digital converter （ADC）. The nonlinearity model for bootstrapped switches is established to optimize the design parameters of bootstrapped switches, and the calculations based on this model agree well with the measurement results. In order to achieve high linearity, a gradient-mismatch cancelling technique is proposed, which eliminates the first order gradient error of sampling capacitors by combining arrangement of reference control signals and capacitor layout. Fabricated in a 0.18-μm CMOS technology, this ADC occupies 10.16-mm2 area. With statistics-based background calibration of finite opamp gain in the first stage, the ADC achieves 83.5-dB spurious free dynamic range and 63.7-dB signalto-noise-and distortion ratio respectively, and consumes 393 mW power with a supply voltage of 2 V.     

一种高线性度CMOS栅压自举采样开关

分析了影响MOS采样开关性能的非理想因素,提出了一种新型的栅压自举采样开关,该结构不仅能通过稳定开关管的栅源电压消除导通电阻变化带来的影响,而且能通过虚拟管来消除电荷注入带来的影响。基于华润上华0.13 um标准数模混合工艺,采用Cadence软件对电路进行了模拟,模拟结果显示这种开关线性度高,适合应用于高速高精度模数转换器中。     

10 bit 40 MS/s流水线模数转换器的研制

设计了一种10 bit 40 MS/s流水线模数转换器.通过采用自举开关和增益提升的套筒式共源共栅运放,保证了采样保持电路和级电路的性能.该模数转换器采用TSMC 0.35 p.m CMOS3.3 V工艺流片验证,芯片核心面积为5.6 jmm2.测试结果表明,该模数转换器在采样率为40 MHz输入频率为280 kHz时,获得54.5 dB的信噪比和60.2 dB的动态范围;在采样率为46 MHz输入频率为12.6 MHz时,获得52.1 dB的信噪比和60.6 dB的动态范围.     

一种用于10位100 MSPS流水线A/D转换器的CMOS线性采样开关

分析了影响CMOS模拟开关性能的主要因素，针对10位100 MHz采样频率A／D转换器对输入信号动态特性的要求，设计了一种适合在3．3V电源电压下工作的CMOS全差分自举开关采样电路。基于0．35μm标准CMOS数模混合工艺，在Cadence环境下采用Hspice对电路进行了模拟。模拟结果显示，其无杂散动态范围达到95 dB，满足了A／D转换器采样保持电路对输入信号高动态范围的要求，也保证了电路的可靠性。