低功耗流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無線通信系統(tǒng)和便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品的快速增長，從而對(duì)低功耗和小尺寸模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter,ADC)的需求不斷增加。在眾多的中等精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)中，流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器由于其分級(jí)轉(zhuǎn)換、流水線工作的特點(diǎn)，可以在速度、功耗和芯片面積之間達(dá)到較好的折中。
　　 本論文所設(shè)計(jì)的10位100-MHz采樣頻率流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器由8級(jí)1.5位/級(jí)的流水線和最后一級(jí)2位FlashADC構(gòu)成。每級(jí)1.5位的

2、結(jié)構(gòu)和數(shù)字誤差校正邏輯的使用，降低了每一級(jí)子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度要求，從而子模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以采用沒有直流功耗的動(dòng)態(tài)比較器來實(shí)現(xiàn)。在采樣電容和運(yùn)放逐級(jí)縮減的基礎(chǔ)上，本論文還采用了如下電路技術(shù)來進(jìn)一步降低功耗和面積：
　　 (1)采用沒有傳統(tǒng)前端采樣保持放大器的第一級(jí)流水線結(jié)構(gòu)。同時(shí)，這也避免了前端采樣保持放大器貢獻(xiàn)的噪聲和非線性失真。
　　 (2)使用雙輸入差分對(duì)的開關(guān)運(yùn)放來實(shí)現(xiàn)流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器相鄰兩級(jí)運(yùn)放共享的結(jié)構(gòu)。這去除了傳

3、統(tǒng)運(yùn)放共享結(jié)構(gòu)由于共享一對(duì)差分對(duì)而需要增加的串聯(lián)開關(guān)和沒有重置運(yùn)放輸入端而帶來的“記憶效應(yīng)”的影響。本論文采用0.18-μmCMOS(僅采用BiCMOS工藝中的CMOS器件)工藝完成了一個(gè)低電壓低功耗10位100-MHz采樣頻率的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。瞬態(tài)噪聲(Transient Noise)仿真的結(jié)果表明，在100-MHz采樣頻率下，當(dāng)輸入正弦信號(hào)頻率接近奈奎斯特率(fin=48.85-MHz)時(shí)，達(dá)到了73.23 dB的SFDR和