一种用于视频采集10bit低功耗SAR ADC的设计

本文通过对逐次逼近型ADC原理的分析,设计了一种用于视频采集10bit,900KS／S的逐次逼近型模拟数字转换器（SARADC）,该模数转换器主要由采样保持、DAC、比较器和数字逻辑控制器组成。其中,DAC采用电荷定标型结构,利用对称电容阵列结构减少电容所占面积,同时提高缩放电容的匹配精度;比较器采用三级预放大器加一级动态锁存器结构,并且该比较器采用了失调校准技术来提高比较器的精度。电路采用SMIC0．13um 1P6M CMOS工艺进行设计,仿真结果表明,在900KS／s的采样速率下,有效位数可达8．7bit,功耗仅为1．02mW。     

面向WSN结点SoC的逐次逼近模数转换器

设计了一种适合于无线传感网(WSN)结点SoC芯片传感器接口电路应用的12 bit精度逐次逼近型(SAR)模数转换器(ADC)。为了实现高精度、低成本,并兼容射频CMOS工艺的要求,利用全差分结构和带有Auto-zero失调消除功能的比较器提高转换精度。采用分段式电容阵列DAC减小芯片占用面积,通过构造符合精度要求的MOM电容单元,使电容阵列符合射频CMOS的工艺特点,利于嵌入式应用。同时,采取增加辅助电容的办法扩大输入信号范围。该ADC在0.18μm 1P6M标准CMOS工艺下实现,版图面积为0.9 mm2,最高采样速率为1 MS/s,在1.8 V电源电压下,整体功耗仅为2 mW。     

13位高无杂散动态范围的SAR ADC

基于标准0.18μm CMOS工艺,设计了一款采样率为500 kSa/s的13位逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）芯片。该转换器内集成了多路复用器、比较器、SAR逻辑电路和数模转换器（DAC）电容阵列等模块,实现了数字位的串行输出。使用7+6分段式电容阵列及下极板采样和电荷重分配原理,有效降低了ADC整体电容值及功耗。使用两级预放大的比较器和电荷存储技术降低了失调误差,比较器精度为0.3 m V。在2.5 V电源电压和500 kSa/s的采样率下,后仿真结果表明,ADC的无杂散动态范围为97.14 dB,信噪比为78.78 dB,有效位数为12.78 bit。     

用于碲锌镉探测器前端读出电路的SAR ADC设计

针对碲锌镉探测器前端读出电路要求低功耗、低噪声、高精度的特点,设计了一种12-bit、1Ms/s的逐次逼近式模数转换器(SAR ADC).该模数转换器由数模转换器(DAC)和比较器等组成.其中DAC采用电荷按比例缩放结构,利用电荷守恒原理,提高了缩放电容的匹配精度.比较器采用多级预放大器级联的动态锁存器结构,采用输出失调校准技术提高了比较器的精度.整个电路采用TSMC 0.18μm 1P6M CMOS混合工艺进行设计和实现.仿真结果表明,在1MHz的采样率、输入为97KHz正弦信号下,SAR ADC的DNL为-0.1/0.37LSB,INL为-0.44/0.32LSB,SNR为65.33dB,ENOB为10.55bit,功耗为1.17mW,满足了系统的设计要求.     

一种基于分段冗余电容阵列的高速SAR ADC

高速中等精度的模数转换器是通信系统中重要的组成部分。本文提出了一种基于分段冗余电容阵列的高速逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）设计方案。该设计方案通过引入分段冗余电容阵列,在降低了面积和功耗的同时,克服了高速采样下,DAC不完全建立对ADC性能的影响。所设计的两级动态比较器,通过噪声分析可知,在满足高速性能的前提下,提高了ADC的精度。基于SMIC55nm CMOS工艺,本文实现了一种12-bit 100-MS/s的SAR ADC。在1.2V电源电压和100MS/s的采样频率,差分输入接近满摆幅下,前仿真结果为SNDR为73.27dB,ENOB可达11.87bit。     

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。     

一种SAR ADC电容失配自测量与数字校准技术

为了解决高分辨率逐次逼近模数转换器(SAR ADC)中,电容式数模转换器(DAC)的电容失配导致精度下降的问题,提出了一种电容失配自测量方法,以及一种可适用于各种差分电容DAC设计的低复杂度的前台数字校准方法。该方法利用自身电容阵列及比较器完成位电容失配测量,基于电容失配的转换曲线分析,对每一位输出的权重进行修正,得到实际DAC电容大小对应的正确权重,完成数字校准。数模混合电路仿真结果表明,引入电容失配的16位SAR ADC,经该方法校准后,有效位数由10.74 bit提高到15.38 bit。     

一种10位80 Ms/s逐次逼近A/D转换器

基于65 nm CMOS工艺,设计了一种10位80 Ms/s的逐次逼近A/D转换器。该A/D转换器采用1.2 V电源供电以及差分输入、拆分单调的DAC网络结构。采用拆分单调的电容阵列DAC,可以有效降低A/D转换所消耗的能量,缩短DAC的建立时间,降低控制逻辑的复杂度,提高转换速度;避免了由于比较器共模电平下降过多引起的比较器失调,从而降低了比较器的设计难度,改善了ADC的线性度。动态比较器降低了A/D转换的功耗。使用Spectre进行仿真验证,结果表明,当采样频率为80 MHz,输入信号频率为40 MHz时,该A/D转换器的SFDR为72 dBc。     

一种基于电压窗口技术的超低功耗SAR ADC

本文提出了一种应用于生物医学的超低功耗逐次逼近型模数转换器(SAR ADC).针对SAR ADC主要模块进行超低功耗设计.数模转换(DAC)电路采用vcm-based以及分段电容阵列结构来减小其总电容,从而降低了DAC功耗.同时提出了电压窗口的方法在不降低比较器精度的情况下减小其功耗.此外,采用堆栈以及多阈值晶体管结构来减小低频下的漏电流.在55nm工艺下进行设计和仿真,在0.6V电源电压以及l0kS/s的采样频率下,ADC的信噪失真比(SNDR)为73.3dB,总功耗为432nW,品质因数(FOM)为11.4fJ/Conv.     

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。     

一种基于65 nm CMOS工艺的10位10 MS/s SAR ADC

基于SMIC 65 nm CMOS工艺,设计了一种10位10 MS/s逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。采用全差分的R-C组合式DAC网络结构进行设计,提高了共模噪声抑制能力和转换精度。与全电容结构相比,R-C组合式DAC网络结构有效减小了版图面积。DAC中各开关的导通采用对称的开关时序,使比较器差分输入的共模电平保持为固定值,降低了比较器的失调电压,提高了ADC的线性度。在2.5 V模拟电源电压和1.2 V数字电源电压下,使用Spectre进行仿真验证,测得DNL为0.5 LSB,INL为0.8 LSB;在输入信号频率为4.990 2 MHz,采样频率为10 MHz的条件下,测得电路的有效位数为9.63位,FOM为0.04 pJ/conv。     

用于触摸屏控制电路的低功耗模数转换器设计

为了降低触摸屏控制电路的功耗,本文提出了一种低功耗逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。对该SAR ADC所采用的电容阵列数模转换器(DAC)、比较器和逐次逼近寄存器等进行了研究与设计。首先,基于两级并串耦合电容设计电容阵列DAC结构,并设计配套的参考电平转换方案。接着,设计两级全动态比较器,并分析比较器的工作原理。然后,基于动态逻辑设计低功耗低误码逐次逼近寄存器。最后,基于180nm CMOS工艺,在1V电源电压,200kHz采样频率和96.243kHz输入频率条件下对SAR ADC进行了仿真。仿真结果表明:积分非线性误差(INL)和微分非线性误差(DNL)分别为0.222/-0.203LSB和0.231/-0.184LSB,无杂散动态范围(SFDR)为76.56dB,信噪失真比(SNDR)为61.50dB,有效位(ENOB)为9.92位,功耗为0.464μW,品质因素(FOM)值为2.4fJ/Conv.-step。本文设计的低功耗SAR ADC满足触摸屏控制电路应用要求。     

一种用于14 bit SAR ADC的DAC设计

本文设计了用于14bit逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）的DAC电路。针对该DAC,介绍一种全差分分段电容阵列结构以缩小DAC的版图面积;高二位权电容采用热码控制,用以改善高位电容在转换时跳变的尖峰以及DAC的单调性;对电容阵列采用数字校准技术,减小电容阵列存在的失配,以提高SAR ADC精度。校准前,SAR ADC的INL达到10LSB,DNL达到4LSB;与校准前相比,校准后,INL〈0.5LSB,DNL〈0.6LSB。仿真结果表明,本DAC设计极大改善SAR ADC的性能,已达到设计要求。     

一种基于VCM开关切换的12位20 MS/s SAR ADC

设计了一种12位、采样率为20 MS/s的逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。整体电路为全差分结构,采用了一种基于VCM开关切换的分段式电容阵列。同时,比较器结合了前置运放和动态锁存器,与异步时序相配合,实现了SAR ADC高速工作。此外,采样电路采用栅压自举技术,提高采样的线性度。芯片基于TSMC 180 nm 1P5M CMOS工艺设计。仿真结果表明,当采样率为20 MS/s时,SAR ADC有效位数为11.94 bit,无杂散动态范围为86.53 dBc,信噪比为73.66 dB。     

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。     

一种具有纹波消除技术的10 bit SAR ADC

逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)在逐次逼近的过程中,电容的切换会使参考电压上出现参考纹波噪声,该噪声会影响比较器的判定,进而输出错误的比较结果。针对该问题,基于CMOS 0.5μm工艺,设计了一种具有纹波消除技术的10 bit SAR ADC。通过增加纹波至比较器输入端的额外路径,将参考纹波满摆幅输入至比较器中;同时设计了消除数模转换器(DAC)模块,对参考纹波进行采样和输入,通过反转纹波噪声的极性,消除参考纹波对ADC输出的影响。该设计将信噪比(SNR)提高到56.75 dB,将有效位数(ENOB)提升到9.14 bit,将积分非线性(INL)从-1～5 LSB降低到-0.2～0.3 LSB,将微分非线性(DNL)从-3～4 LSB降低到-0.5～0.5 LSB。     

一种单端10-bit SAR ADC IP核的设计

本设计通过采用分割电容阵列对DAC进行优化,在减小了D/A转换开关消耗的能量、提高速度的基础上,实现了一款采样速度为1 MS/s的10-bit单端逐次逼近型模数转换器。使用cadence spectre工具进行仿真,仿真结果表明,设计的D/A转换器和比较器等电路满足10-bit A/D转换的要求,逐次逼近A/D转换器可以正常工作。     

一种低功耗结构的ADC设计

逐次逼近结构ADC是中速中高分辨率应用中的常见结构,其中DAC多采用电容阵列结构,但其动态功耗随分辨率的增加而增加.论文设计了一种新颖的10位ADC结构,它采用两级进行模数转换的方法,高位采用低功耗的并行模数转换结构,低位采用逐次逼近模数转换结构,通过合理设计高低位转换位数、低功耗比较器,采用简单的二进制搜索算法,有效...     

一款8 bit 480 MS/s逐次逼近型模数转换器

介绍了一款采用55 nm CMOS工艺设计的单通道8 bit 480 MS/s逐次逼近型模数转换器(SAR ADC).采用数据环与异步时钟环的双环结构作为高速SARADC的系统框架.提出一种带有复位开关的动态比较器,缩短复位时间,提高比较精度.结合反向单调切换时序,减缓因输入共模电压降低而引起的比较器速度下降,提高AD...     

一种用于SAR ADC开关电容比较器的失调消除技术

论文阐述了一种用于逐次逼近ADC开关电容比较器的失调消除技术。采用预放大加再生锁存的比较结构,基于0.18μm 1P5M CMOS工艺设计实现了一种伪差分比较器。通过采用前级预放大器输入失调消除技术以及低失调再生锁存技术进行设计,整个比较器的输入失调电压小于0.55mV。通过采用预放大加再生锁存的比较模式,整个比较器的功耗有效减小,不足0.09mW。在电源电压为1.8V、ADC采样速率为200kS/s、时钟频率为3MHz的情况下,比较器能达到13位的转换精度。最后,通过设计讨论、后仿真分析及其在一种10位200kS/s的触摸屏SAR ADC中的成功应用验证了本文比较器的实用性和优越性。