500 MS/s 12位流水线ADC的设计研究

在超高速高精度模数转换器(ADC)设计中,低压运算放大器及其数字辅助校准算法至关重要。基于40 nm CMOS工艺、工作电压1.1 V,设计了一款500 MS/s、12位流水线ADC。系统采用前端无采保结构及低压级间运算放大器以降低系统功耗。本文提出了一种基于数字检测的算法校准级间增益和电容失配误差,使用较小的面积和功耗有效提高了ADC的整体性能。本数字校准方案将ADC的差分非线性(DNL)和积分非线性(INL)从2.4 LSB和5.9 LSB降低为1.7 LSB和0.8 LSB。对于74.83 MHz的正弦信号,校准技术分别实现了63.14 dB的信号-失真噪声比(SNDR)和75.14 dB的无杂散动态范围(SFDR),功耗为123 mW,满足设计指标,证明了带有数字校正的低压流水线ADC设计的有效性。     

降低流水线型模数转换器功耗

文中提出基于开关电容电路设计形式的功耗优化方法.该方法通过减小采样电容与反馈电容的比值来优化功耗,适用于高速、低精度的流水线型模数转换器.使用此方法可使每级位数均为1.5bit的流水线型模数转换器节省10%的功耗.     

高性能18位D/A转换器设计

文中介绍高性能18位D/A转换器的设计思路。对该转换器进行不确定度分析,并给出测试结果(2×10~(-5))。     

高速流水线ADC中跨导放大器设计及误差分析

应用于8 bit,1.5 bit/级,100 M采样率,高速流水线型ADC的OTA放大器设计及实现,重点分析OTA放大器的非线性,如增益非线性、不完全建立误差对高速、低功耗ADC性能的影响,并使用MATLAB建模验证分析结果。OTA放大器采用功耗较低的套筒型共源共栅放大器基本结构,通过增益提高技术提高放大器增益,采用共模反馈消除各类不匹配带来的误差。从仿真结果上看,OTA放大器增益大于80 dB,单位增益带宽为960.5 MHz,建立时间为4.87 ns。实现的高速流水线型ADC,经仿真测试DNL为0.7 LSB,INL为1.02 LSB,符合设计要求。     

流水线模数转换器设计

设计了一款14位、125MS/s流水线模数转换器(ADC)。通过前端采样/保持电路(SHA)消除对输入信号采样的孔径误差,采用4位结构的首级转换电路提高ADC线性性能,设计了带输入缓冲的栅压自举开关以缓解首级转换电路输入采样开关中自举电容对SHA的负载效应,流水线ADC级间通过逐级按比例缩减策略使功耗得到节省。该设计采用0.18μm 1P5MCMOS工艺,ADC版图面积2.3 mm×1.4 mm。Spectre后仿真结果显示,采样频率125 MHz、输入信号在接近Nyquist频率(61MHz)处时信号噪声畸变比(SNDR)和无杂散动态范围(SFDR)可分别达到75.7 dB和85.9 dB。在1.8V电源电压下,ADC核心部分功耗为263 mW。     

采用1.75 Gbps串行发送器的低功耗14位125 MSPS ADC

提供了一种适宜于多通道集成的低功耗、小面积14位125 MSPS流水线模数转换器(ADC)。该ADC基于开关电容流水线ADC结构,采用无前端采样保持放大器、4.5位第一级子级电路、电容逐级缩减和电流模串行输出技术设计并实现。各级流水线子级电路中所用运算放大器使用改进的"米勒"补偿技术,在不增加电流的条件下实现了更大带宽,进一步降低了静态功耗;采用1.75 Gbps串行数据发送器,数据输出接口减少到2个。该ADC电路采用0.18μm 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10.1 MHz的输入信号得到的SNR为72.5 d BFS,SFDR为83.1 d B,功耗为241 m W,面积为1.3 mm×4 mm。     

一种高精度流水线 ADC 系统设计与建模方法

针对传统模数转换器(analog to digital convertor,ADC)设计复杂度高、仿真迭代时间长的问题,提出了一种高精度 ADC系统设计与建模方法。该方法以10 bit 50 MHz 流水线 ADC为例,首先选取分离采样架构,进行电路的s 域变换理论分 析;其次对电路中各种非理想噪声的表达式进行精确推导,根据系统中的运放功耗指标进行参数优化;最后分别在 MATLAB 和 Cadence 软件中建立模型,进行100点蒙特卡洛仿真。仿真结果表明,在 TSMC180 nm工艺失配下,该流水线 ADC有效位 数达到9.70 bit, 无杂散动态范围维持在76 dB 附近,微分非线性在0.3 LSB以内,积分非线性在0.5 LSB以内,核心功耗在 8mW, 该分析方法在保证流水线 ADC 优异性能的同时,大幅提高了设计效率。     

用20位DAC实现0～10V可程控精密直流参考源的设计

介绍了单片低功耗、具有片内自校准功能的20bit串行DAC1220在可程控精密DC参考源中的设计应用，给出了与51系列单片机的接口电路。     

多位数字delta-sigma调制器的设计

本文介绍了一个高信噪比的、用在24位44.1 kHz采样率的音频数/模转换器(DAC)中的4阶15级量化的delta-sigma调制器(DSM).在设计中,为了减少量化噪声,选用了奇数个量化等级;为了提高动态范围(DR),在设计噪声传输函数(NTF)时对零点进行优化,通过这些方法降低量化噪声和时钟抖动的影响.这个DSM的峰值信噪比(SNR)可以达到130 dB以上,满足0.35μmCMOS工艺设计的音频DAC的系统要求.本文给出了这个DSM的MATLAB仿真模型及仿真结果,并在此基础上给出了电路实现结构.     

基于高速串行ADC的并行采集模块设计

串行总线技术可以获得更高的性能,具有更高的传输速率和更低的设计成本,被广泛应用于高速通信领域.基于高速串行LVDS输出的ADC利用时间交替并行采样技术设计实现了1个并行采集模块,主要阐述了采样时钟的相移设计与2 GSPS采样率的实现、串行数据的传输与处理、DDR模式下1:8串并转换器在FPGA平台中的设计与实现,并介绍...     

A 12‐bit 10‐MS/s SAR ADC with a binary‐window DAC switching scheme in 180‐nm CMOS

This paper presents an energy‐efficient 12‐bit successive approximation‐register A/D converter (ADC). The D/A converter (DAC) plays a crucial role in ADC linearity, which can be enhanced by using larger capacitor arrays. The binary‐window DAC switching scheme proposed in this paper effectively reduces DAC nonlinearity and switching errors to improve both the spurious‐free dynamic range and signal‐to‐noise‐and‐distortion ratio. The ADC prototype occupies an active area of 0.12 mm² in the 0.18‐μm CMOS process and consumes a total power of 0.6 mW from a 1.5‐V supply. The measured peak differential nonlinearity and integral nonlinearity are 0.57 and 0.73 least significant bit, respectively. The ADC achieves a 64.7‐dB signal‐to‐noise‐and‐distortion ratio and 83‐dB spurious‐free dynamic range at a sampling rate of 10 MS/s, corresponding to a peak figure‐of‐merit of 43 fJ/conversion‐step.     

基于32位数字信号处理器和16位同步串行模数转换器的配用电监控终端设计

采用32位控制型数字信号处理器、32位嵌入式先进精简指令集处理器和具有16位精度的同步采样串行接口模数转换器,设计并实现了全隔离的配用电监控终端。在设计中使用多重软硬件抗干扰措施,提高了装置的可靠性;应用软硬件缓冲技术和优化的历史数据查询算法提高了系统效率。采用GPRS作为通信手段,并对其应用可靠性进行了深入研究和实践。在定点数字信号处理器中采用C语言编程,提高了系统的可靠性和可维护性。