高速高精度流水線逐次逼近模數(shù)轉換器的研究與設計.pdf

1、高速高精度模數(shù)轉換器(Analog-to-Digital Converter, ADC)在無線通訊領域有著廣泛的應用。美國在高速、高精度模數(shù)轉換器領域對我國實行出口管制，因此，研究高速高精度模數(shù)轉換器對發(fā)展我國的國防事業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)具有重大意義。過去廣泛應用于無線通訊領域的高速高精度模數(shù)轉換器采用流水線模數(shù)轉換器實現(xiàn)。但是，隨著工藝的進步，流水線逐次逼近模數(shù)轉換器在高速高精度領域的優(yōu)勢凸顯。
　　本設計中的模數(shù)轉換器采用了流水線逐次

2、逼近模數(shù)轉換器結構，它有如下優(yōu)點:子模數(shù)轉換器由逐次逼近結構替換傳統(tǒng)的全并行結構，逐次逼近模數(shù)轉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;采用改進的模數(shù)轉換器工作時序，使得用于運放建立的時間增加，減小了運放的設計難度;第一級選擇較低精度，降低了第一級逐次逼近模數(shù)轉換器的設計難

3、度;逐次逼近模數(shù)轉換器采用基于三電平的電荷重分配技術，使單位電容個數(shù)減少了50％;將傳輸函數(shù)進行平移，增加模數(shù)轉換器的糾錯能力，且采用向左平移的方法，降低編碼電路復雜性。
　　本文分析了每級比特數(shù)的選擇、采樣保持電路結構的選擇、高速逐次逼近模數(shù)轉換器的設計方法、運算放大器的結構選擇與電路設計。采用中芯國際65nm互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)工藝設

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