高速高精度流水線逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter, ADC)在無線通訊領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。美國在高速、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域?qū)ξ覈鴮?shí)行出口管制，因此，研究高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)發(fā)展我國的國防事業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)具有重大意義。過去廣泛應(yīng)用于無線通訊領(lǐng)域的高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。但是，隨著工藝的進(jìn)步，流水線逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器在高速高精度領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)凸顯。
　　本設(shè)計(jì)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用了流水線逐次

2、逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，它有如下優(yōu)點(diǎn):子模數(shù)轉(zhuǎn)換器由逐次逼近結(jié)構(gòu)替換傳統(tǒng)的全并行結(jié)構(gòu)，逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器與余量增益單元(Multiplying Digital-to-Analog Converter, MDAC)共用一條采樣路徑，消除了采樣路徑不匹配的問題，省去了前端采樣保持電路的使用，節(jié)省了面積和功耗;采用改進(jìn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作時(shí)序，使得用于運(yùn)放建立的時(shí)間增加，減小了運(yùn)放的設(shè)計(jì)難度;第一級(jí)選擇較低精度，降低了第一級(jí)逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)難

3、度;逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用基于三電平的電荷重分配技術(shù)，使單位電容個(gè)數(shù)減少了50％;將傳輸函數(shù)進(jìn)行平移，增加模數(shù)轉(zhuǎn)換器的糾錯(cuò)能力，且采用向左平移的方法，降低編碼電路復(fù)雜性。
　　本文分析了每級(jí)比特?cái)?shù)的選擇、采樣保持電路結(jié)構(gòu)的選擇、高速逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方法、運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)選擇與電路設(shè)計(jì)。采用中芯國際65nm互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)工藝設(shè)

4、計(jì)了一個(gè)11位100兆采樣率的流水線逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。前仿真結(jié)果表明，該流水線逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器在9.3MHz1Vpp正弦輸入時(shí)，以100MS/s速率采樣，無雜散動(dòng)態(tài)范圍(Spurious Free Dynamic Range，SFDR)達(dá)到77.44dB，信號(hào)噪聲失真比(Signal-to-Noise and Distortion Ratio，SNDR)達(dá)到65.95dB，有效位數(shù)(EffectiveNumber of Bits，E