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。     

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SFDR性能超过80dB的12-bit 40MS/s流水线模数转换器

摘要：本文介绍了一个以高无杂散动态范围(SFDR)和低功耗为优化目标,不需要校正的12-bit,40MS/s流水线模数转换器(ADC)。以4.9MHz正弦输入信号测试表明,本ADC微分非线性(DNL)的最大值为0.78LSB,积分非线性(INL)的最大值为1.32LSB,信噪失真比(SNDR)为66.32dB,SFDR为83.38dB。电路采用 0.18-um 1P6M CMOS工艺实现,整体芯片面积3.1mm×2.1mm,电源电压1.8V,功耗102mW。     

一款12位5 kS/s逐次逼近型模数转换器的设计

提出了一种模拟域的前台校准技术,据此设计了一款12位精度的模数转换器(ADC)。芯片采用全定制叉指电容来实现电容阵列,并在TSMC 65nm工艺下进行了流片验证。芯片的内核面积仅为0.2 mm2,测试数据显示,在5kHz转换速率时信噪失真比(SNDR)为62dB,无杂散动态范围(SFDR)为76dB,在1.2V电源电压下功耗仅为112nW。     

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。     

一种用于高速高精度A/D转换器的自举采样电路

介绍了一种新型的CMOS自举采样电路。该电路适用于12位100 MHz采样频率的A/D转换器。采用P型栅压自举开关补偿技术,可以有效地克服采样管导通电阻变化引入的非线性失真,提高采样精度。仿真结果表明,采样时钟频率为100 MHz时,输入10 MHz信号,可得信噪失真比(SNDR)为102 dB,无杂散动态范围(SFDR)为103 dB。信号频率达到采样频率时,仍有超过85 dB的SNDR和87 dB的SFDR,满足高速高精度流水线A/D转换器对采样开关线性度和输入带宽的要求。电路采用SMIC 0.18μm CMOS数模混合工艺库实现,电源电压为1.8 V。     

一种65nm CMOS工艺的6-bit时间交替ADC设计

描述了一种改进计时的基于65nm CMOS工艺的6位流水线模数转换器（ADC）实例。采用4个通道均由一个标有刻度的全动态流水线式二分查找 (PLBS)架构,并在折叠前端采用基于25%工作周期的计时同步方案,可将ADC转换率提高至3 GS/s,其功率损耗为4.1 mW。ADC实测结果,在低输入频率条件下测得的无杂散动态范围(SFDR)和信噪失真比（SNDR）分别为44.1和31.2 dB。与类似高速ADC相比,该设计将PLBS架构的速度提高了60%,同时也提高了ADC的功率效率。模数转换器原型核心电路面积为250 × 120 μm2。     

一款结合数字校正技术的流水线ADC设计

基于65 nm CMOS工艺、1.2 V供电电压,设计了一款结合偏移双通道技术的流水线模数转换器(analog-to-digital convertor,ADC)。芯片的测试结果表明,该校正方法有效地消除和补偿了电容失配、级间增益误差和放大器谐波失真对流水线ADC综合性能的制约。流水线ADC在125 MS/s采样率、3 MHz正弦波输入信号的情况下,信噪失真比(signal-and-noise distortionratio,SNDR)从校正前的28 dB提高到61 dB,无杂散动态范围(spurious-free dynamic range,SFDR)从校正前的37 dB提高到62 dB。ADC芯片的功耗为72 mW,面积为1.56 mm2。偏移双通道数字校正技术在计算机软件上实现,数字电路在65 nm CMOS工艺、125 MHz时钟下估计得出的功耗为12 mW,面积为0.21 mm2。     

一种全集成8位2.16 GS/s SAR ADC

设计了一种8位2.16 GS/s四通道、时间交织逐次逼近型模数转换器(TI-SAR ADC)。单通道SAR ADC采用数据环、异步时钟环的双环结构实现高速工作。采用带复位开关的动态比较器缩短量化时间,提高比较精度。结合反向单调切换时序,逐步增大共模电压,提升量化速度。基于55 nm CMOS工艺设计,后仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,该TI-SAR ADC消耗 42.6 mA 电流,在奈奎斯特输入频率下,FOM值为212 fJ/(conv.step),信噪失真比(SNDR)为42.7 dB,无杂散动态范围(SFDR)为53 dB。芯片整体版图面积为3.4 mm²。     

带2位/级的新型转换过程和自锁定比较器的6位600 MS/s 逐次逼近型模数转换器

本文提出了一个在600MHz采样率下的6位逐次逼近寄存器（SAR）。由于对ADC高速的追求,本设计借鉴了2位/级的思想,并在此基础上给出了2位/级的新型转换过程,解决了DAC之间不匹配问题并减少了功耗。同时,采用了改进的分布式比较器拓扑结构以获得速度。通过整合多比较器的输入端减小了时钟馈通效应和失调,引入比较器的自锁技术进一步减小了功耗。测量结果表明,在600MHz采样频率、5.6MHz输入频率下,得到信号与噪声加失真比（SNDR）为32.13 dB,无杂散动态范围（SFDR）为44.05 dB。当输入频率接近奈奎斯特时,SNDR / SFDR分别下降到28.46/39.20 dB。最终该ADC由TSMC 65纳米工艺制造,其设计面积为0.045 mm2。在1.2V电源电压下的功耗为5.01 mW,并得到FoM值为252 fJ/转换过程。     

一种低功耗14位10MS/s流水线A/D转换器

基于0.6μm BiCMOS工艺,设计了一个低功耗14位10MS/s流水线A/D转换器.采用了去除前端采样保持电路、共享相邻级间的运放、逐级递减和设计高性能低功耗运算放大器等一系列低功耗技术来降低ADC的功耗.为了减小前端采样保持电路去除后引入的孔径误差,采用一种简单的RC时间常数匹配方法.仿真结果表明,当采样频率为10MHz,输入信号为102.5kHz,电源电压为5V时,ADC的信噪失真比(SNDR)、无杂散谐波范围(SFDR)、有效位数(ENOB)和功耗分别为80.17dB、87.94dB、13.02位和55mW.     

一种具有84.8dB SFDR和72dB SNDR的14位80MS/s CMOS模数转换器

本文描述了一种基于0.35μm CMOS工艺的14位采样率80MS/s的流水线型模数转换器的设计. 所提出的电荷分享校正技术消除了与信号相关的电荷注入效应, 加上片内的低抖动时钟电路, 保证了模数转换器的高动态性能. 一种信号电容开关技术和高对称版图减小了电容失配, 确保了模数转换器的总线性度. 测试结果表明, 该模数转换器在36.7MHz输入频率下, 实现了11.6位的有效位, 84.8dB的无杂散动态范围(SFDR), 72dB的信号噪声失真比(SNDR), 在无校准情况下获得了＋0.63/－0.6 LSB的微分非线性和＋1.3/－0.9 LSB的积分非线性. 输入频率200MHz时,仍然可以保持75dB的SFDR和59dB的SNDR.     

一种基于时间交织逐次逼近结构的高速低功耗ADC设计

本文介绍了一种采用28nm CMOS工艺实现的12位高速低功耗模数转换器。为了在低功耗的基础上实现高速模数转换,本设计选择时间交织结构为系统架构,单通道ADC采用逐次逼近结构。单通道SAR ADC采样速率90MS/s,4通道时间交织实现360MS/s的采样速率。测试结果表明,该ADC在360MS/s采样速率和33MHz输入信号频率下,测得的信噪失真比（SNDR）和无杂散动态范围（SFDR）分别为62.1dB和71.2dB,功耗为148mW。     

一种流水线ADC级间增益非线性误差的数字域补偿方法

基于流水线ADC(模数转换器)结构中级间残差放大器的增益压缩特性,合理地将其建模为奇数次幂级数形式,详细描述并分析确定了它产生的非线性失真对ADC性能的影响方式与权重.针对性地提出了数字域反向抵消方案,通过引入数字伪随机序列的方式,利用二阶统计互相关的信息自适应地辨识与逼近实际模型系数,并采用此估计值在后台实现级间增益非线性补偿过程.对14位三级流水线ADC进行系统模拟,当前两级量化精度为5位,且两级残差放大器的输出峰值点的相对增益压缩率均为5%时,经过补偿后,SFDR(无杂散失真动态范围)和SNDR(信噪失真比)指标分别从67.84dB、51.26dB提高到94.16dB、72.97dB.该方法为高精度流水线ADC的设计提供了可供参考的结论和技术解决方案.     

一种基于CMOS工艺的异步数字斜坡ADC

设计了一个5位330 MS/s的异步数字斜坡模数转换器(ADC)。采用中芯国际55 nm工艺和Cadence Virtuoso软件,对电路进行设计和仿真。供电电源为1.2 V,改进后的延迟单元将延迟时间缩短到50 ps。另外,该电路中的比较器采用自动关闭方式,节省了功耗。输入电压峰峰值为0.4 V时,仿真得到信噪失真比(SNDR)为28.19 dB,有效位(ENOB)为4.39位,无杂散噪声动态范围(SFDR)为35.87 dB,信噪比(SNR)为31.47 dB。     

采用采样开关线性增强技术的12位100 MS/s SAR ADC

提出了一种采用采样开关线性增强技术的12位100 Ms /s SAR模数转换器(ADC)。首先采用了一种基片浮动技术,随着输入信号的变化,采样开关的寄生电容变化减小,总寄生电容降低。其次采用了一种采样开关基片升压技术,降低了采样开关的导通阻抗。最后,采用40 nm CMOS工艺制作了一种12位100 MS/s SAR ADC。测试结果表明,在电源电压1 V下,该ADC的SNDR为64.9 dB,SFDR为83.2 dB,消耗功率为2 mW。该ADC的核心电路尺寸为0.14 μm×0.14 μm。FoM值为13.8 fJ/(conv·step) @Nyquist频率。     

一种10位10 MS/s自补偿SAR A/D转换器

基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种10位自补偿逐次逼近(SAR)A/D转换器芯片。采用5+5分段式结构,将电容阵列分成高5位和低5位;采用额外添加补偿电容的方法,对电容阵列进行补偿,以提高电容之间的匹配。采用线性开关,以提高采样速率,降低功耗。版图布局中,使用了一种匹配性能较好的电容阵列,以提高整体芯片的对称性,降低寄生参数的影响。在输入信号频率为0.956 2 MHz,时钟频率为125 MHz的条件下进行后仿真,该A/D转换器的信号噪声失真比(SNDR)为61.230 8 dB,无杂散动态范围(SFDR)达到75.220 4 dB,有效位数(ENOB)达到9.87位。     

一种采用新型电容切换方式的SAR ADC

基于55 nm CMOS工艺,设计了一种10位150 MS/s的逐次逼近模数转换器(SAR ADC)。将融合电容切换方式(MCS Scheme)与分离电容式DAC(Split CDAC)相结合,提出了一种新型的电容切换方式,极大地降低了ADC的功耗。采用非二进制冗余算法,减少了ADC的判决误差,提高了采样速率。在15 MHz和74.5 MHz的输入信号下,信号噪声失真比(SNDR)分别为51.5 dB和49.6 dB;在1.2 V电压电源下,功耗为537 μW。     

基于比较器亚稳态抑制技术的8位320 MS/sSAR ADC

提出一种比较器亚稳态抑制技术,并将其应用于一个8位320 MS/s 的逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。该技术抑制了比较器在高速工作情况下可能出现的亚稳态现象,从而降低了比较器出现错误结果的概率。同时,提出一种转换时间复用技术,使ADC能在转换与采样模式之间快速切换。与传统技术相比,随着工艺角、电源电压和温度(PVT)的变化,ADC的采样时间会被最大化。基于65 nm CMOS工艺,设计了一种8位320 MS/s SAR ADC。芯片测试结果表明,在1 V电源电压下,功耗为1 mW,信号噪声失真比(SNDR)>43 dB,无杂散动态范围(SFDR)>53.3 dB。SAR ADC核的芯片面积为0.021 mm²,在Nyquist采样率下,优值为29 fJ/step。     

一种基于电阻型数模转换器每级输出3位的6-bit 410-MS/s单通道异步逐次逼近模数转换器

该设计采用SMIC 65-nm CMOS工艺,实现了一款可应用于超宽带通信领域的单通道低功耗6位410-MS/s异步逐次逼近模数转换器(SAR ADC)。通过采用电阻型数模转换器、每级输出3位数字码字结构,以及改进的异步控制逻辑,该ADC在370-MS/s采样率时,无杂散动态范围(SFDR)达到41.95-dB,信号噪声失真比(SNDR)达到28.52-dB。在采样率为410MS/s时,该设计仍能达到40.71-dB的SFDR和30.02-dB的SNDR。通过动态比较器的使用,实现了低功耗设计。测试结果表明,在410-MS/s采样率下,电路总功耗为2.03mW,对应的品质因子(FOM)为189.17fJ/step。