一种二进制缩放重组电容加权SAR ADC

基于TSMC 180 nm CMOS工艺,设计了一款12位100 KS/s低功耗逐次逼近型模数转换器(SAR ADC).为克服高精度下比较器失调与参考电压抖动对SAR ADC性能的影响,采用二进制缩放重组的方法实现电容加权,提高了SAR ADC的性能.与传统冗余校准技术相比,在未增加额外的冗余电容的情况下实现了校准的功能,并且保证了输入信号的摆幅.另外,采用低功耗开关切换方式、动态比较器和动态SAR逻辑有效降低了功耗.仿真结果表明,在0.7 V电源电压下,采样率为100 KS/s时,SAR ADC的有效位数为11.79 bit,功耗只有0.95μW,FOM值仅2.68 fJ/conv.     

电荷再分配SAR ADC低能耗电容阵列Matlab模型

为了减小SAR ADC的功耗和面积,结合SAR ADC无源元件的匹配理论,采用理论分析推导及Matlab建模验证的方式,针对多种电荷再分配型SAR ADC,对其中电容阵列的能量损耗进行比较和讨论.在分析传统电荷再分配结构以及近期文献提出的两种低能耗结构(电容拆分结构和两步式结构)的基础上,提出一种结合双端采样和单位电容缩放的新型转换结构,与其他几种结构相比较,该新型结构在能耗和面积上都得到了显著优化,并且工艺实现也非常方便,适合低功耗片上系统的应用.     

一种有源无源混合的噪声整形SAR ADC

传统无源噪声整形SAR ADC因无源开关电容积分器有增益误差、相位误差而整形能力较弱.在无源噪声整形的基础上,文章设计了一种有源无源结合的噪声整形SAR ADC.该电路融合了低增益OTA和正反馈电路,仅增加少量功耗,基本消除了无源噪声整形模块的增益误差、相位误差.结果表明,该噪声整形10位SAR ADC的带宽为10 k...     

SAR A/D转换器中电容失配问题的分析

在逐次逼近型(SAR)A/D转换器的设计过程中,电容网络的匹配精度对A/D转换器系统精度有着至关重要的影响。详细推导了电容失配误差与A/D转换器精度的关系表达式,给出了严密的理论证明,为电路设计人员选择工艺、版图方式、电路结构和电容大小提供了有力的理论基础。此论证方式也适用于电阻网络等其他二进制加权网络的精度计算。     

一种轨至轨10位逐次逼近模数转换器的设计

设计了一款用于汽车电子MCU的轨至轨10位逐次逼近A/D转换器。采用单电容采样的DAC结构,保证A/D转换器的全摆幅输入范围。在后仿真验证中,采用频谱分析方法,标定寄生电容对DAC精度的影响,优化了版图结构。设计了片内低压差线性稳压器,提供稳定的电源电压信号。芯片采用GSMC 0.18μm 1P6M CMOS工艺实现。后仿真结果表明,在1.8V电源电压、51kHz输入信号频率、1MHz时钟频率下,无杂散动态范围(SFDR)为73.596dB,有效位数(ENOB)达到9.78位,整体功耗2.24mW,满足汽车电子MCU的应用需求。     

一种12bit CMOS全差分SAR ADC

本文设计一种12bit CMOS全差分SAR ADC,分析了其电路原理和结构,阐述各部分电路对ADC性能的影响,提出新型DAC_SUB电阻串和时间自调节比较器结构,并推算VCM抖动对电路的影响。基于TSMC 0.18μm 1.8V/3.3V CMOS工艺,采用全差分阻容混合式结构,实现ADC设计。本设计ADC的核心版图尺寸为390um×780um,测试结果显示,在1MS/s采样率下,当输入信号频率为31.37kHz时,该ADC的ENOB达到10.76Bit,功耗约为2mW。     

应用于高速SAR ADC的高能效开关方案

介绍了一种应用于高速逐次逼近型模数转换器的新型高能效电容开关方案.基于2bit/cycle结构,采用两个分裂电容阵列作为数模转换器.通过单边充电操作,在减小电容阵列动态功耗和总面积的同时,提高了电容的建立速度.在最后一个量化周期中,只在电容阵列的单边引入共模电压基准,并只用一个比较器参与量化,在获得更高精度的同时,进一...     

甚低功耗15Ms/s逐次逼近型ADC的设计实现

采用一种新颖的甚低功耗SAR ADC结构技术,基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,设计实现了一个8bit、15Ms/s SAR ADC的芯片电路.该ADC利用电荷分享技术实现数据的采样/保持和逐次逼近转换过程,同时采用了异步时序控制技术代替传统的同步时序控制方式,对SAR控制逻辑进行优化设计,使其在功耗和速度方面都达到优良的性能.仿真结果显示该ADC能在15Ms/s的采样率下正常工作,平均功耗仅为518μW,整体性能优值FOM值达到了0.18pJ/Cony,远低于传统结构.     

一种8通道12位逐次逼近式A/D转换器的设计

设计实现了一个8通道12位逐次逼近式A/D转换器。A/D转换器内部集成了多路复用器和并行到串行转换寄存器、复合型D/A转换器,实现数字位的串行输出。整体电路采用HSPICE进行仿真,转换速率为133 ksps(千次采样每秒),转换时间为7.5μs。通过低功耗设计,工作电流降低为2.8 mA。芯片基于0.6μm BiCMOS工艺完成版图设计,版图面积为2.5 mm×2.2 mm。     

一种超低功耗SAR A/D转换器

基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种用于植入式生物传感器的超低功耗逐次逼近型(SAR)A/D转换器。采用改进的单调开关切换方式,实现了超低功耗。采用动态比较器,消除了静态功耗。采用改进的自举开关结构,提高了采样开关在低电源电压下的线性度。后仿真结果表明,该SAR A/D转换器在1 kS/s采样率、0.6 V电源电压的条件下,整体功耗仅为8.7 nW,有效位数达到9.76 位。     

一种10bit双通道流水线SAR ADC设计

为了提高模数转换器的采样频率并降低其功耗,提出一种10 bit双通道流水线逐次逼近型（SAR）模数转换器（ADC）。提出的ADC包括两个高速通道,每个通道都采用流水线SAR结构以便低功率和减小面积。考虑到芯片面积、运行速度以及电路复杂性,提出的处于第二阶段的SAR ADC由1 bit FLASH ADC和6 bit SAR ADC组成。提出的ADC由45 nm CMOS工艺制作而成,面积为0.16 mm2。ADC的微分非线性和积分非线性分别小于0.36 最低有效位（LSB）和0.67 LSB。当电源为1.1 V时,ADC的最大运行频率为260 MS/s。运行频率为230 MS/s和260 MS/s的ADC的功率消耗分别为13.9 mW和17.8 mW。     

低功耗SAR ADC的高性能比较器综述

目前逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)已经成为低功耗数模混合集成电路中模数转换器的首选架构,其中的核心模块—高性能比较器的功耗大小直接决定了SAR ADC的整体功耗。文章从低功耗SAR ADC系统出发,聚焦高性能低功耗电压域和时间域比较器的发展历程与最新研究进展,总结了通过优化SAR逻辑实现低功耗比较器的技术方法。该综述为数模混合电路设计者了解并掌握SAR ADC中高性能低功耗比较器技术提供有力参考。     

一种用于红外读出电路的低温SAR ADC

本文提出了一种用于低温红外读出系统的连续逼近模数转换器（SAR ADC）电路。为了在很宽的温度范围内保证电路的性能,ADC中采用了一种温度补偿时域比较器结构。该比较器可在从室温到77K的极端工作温度条件下,实现稳定的性能和极低的功耗。该转换器采用标准的 0.35 μm CMOS 工艺制造,在77K的温度下,其最大微分非线性（DNL）和积分非线性（INL）分别为0.64LSB和0.59LSB。在采样率为200kS/s时可实现9.3bit的有效位数。在3.3V的电源电压下其功耗为0.23mW,占用的芯片面积为0.8*0.3 mm2。     

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.     

A cryogenic SAR ADC for infrared readout circuits

A cryogenic successive approximation register(SAR) analog to digital converter(ADC) is presented. It has been designed to operate in cryogenic infrared readout systems as they are cooled from room temperature to their final cryogenic operation temperature.In order to preserve the circuit’s performance over this wide temperature range,a temperature-compensated time-based comparator architecture is used in the ADC,which provides a steady performance with ultra low power for extreme temperature(from room temperature down to 77 K) operation.The converter implemented in a standard 0.35μm CMOS process exhibits 0.64 LSB maximum differential nonlinearity (DNL) and 0.59 LSB maximum integral nonlinearity(INL).It achieves 9.3 bit effective number of bits(ENOB) with 200 kS/s sampling rate at 77 K,dissipating 0.23 mW under 3.3 V supply voltage and occupies 0.8×0.3 mm~2.     

一种6倍无源增益低OSR低功耗的二阶NS SAR ADC

针对一阶噪声整形(NS)往往需要增加功耗而以较高的过采样比(OSR)来实现较高的有效位数(ENOB),提出了一种低OSR、低功耗的二阶无源NS SAR ADC。该无源NS模块较高的无源增益可以更好地抑制比较器的噪声;其残差电压是通过开关MOS阵列复用积分电容实现采样,从而无需额外的残差采样电容,避免了残差采样电容清零和残差采样时kT/C噪声的产生,因此减小了总的kT/C噪声。180 nm CMOS工艺仿真结果表明,在不使用数字校准的情况下,所设计的10位二阶无源NS SAR ADC电路以100 kS/s的采样率和5的OSR,实现了13.5位ENOB,电路功耗仅为6.98 μW。     

A 10-bit 200-kS/s SAR ADC IP core for a touch screen SoC

Based on a 5 MSBs(most-significant-bits)-plus-5 LSBs(least-significant-bits) C-R hybrid D/A conversion and low-offset pseudo-differential comparison approach,with capacitor array axially symmetric layout topology and resistor string low gradient mismatch placement method,an 8-channel 10-bit 200-kS/s SAR ADC(successive-approximation -register analog-to-digital converter) IP core for a touch screen SoC(system-on-chip) is implemented in a 0.18μm 1P5M CMOS logic process.Design considerations for the touch sc...     

一种用于触摸屏SoC的10位200kS/s SAR ADC IP核

采用“5MSBs (Most-Significant-Bits) + 5LSBs (Least-Significant-Bits)”C-R混合式D/A转换方式以及低失调伪差分比较技术,结合电容阵列对称布局以及电阻梯低失配版图设计方法,基于0.18µm 1P5M CMOS Logic工艺,设计实现了一种用于触摸屏SoC (System-on-Chip)的8通道10位200kS/s逐次逼近型A/D转换器IP核。在1.8V电源电压下,测得的微分非线性误差和积分非线性误差分别为0.32LSB和0.81LSB。在采样频率为200kS/s,输入频率为91kHz时,测得的无杂散动态范围(SFDR: Spurious-Free Dynamic Range)和有效位数(ENOB: Effective-Number-of-Bits)分别为63.2dB和9.15bits,功耗仅为136µW。整个A/D转换器IP核的面积约为0.08mm2。设计结果显示该转换器满足触摸屏SoC的应用要求。