應(yīng)用于流水線ADC的開關(guān)電容放大器研究與設(shè)計.pdf

1、開關(guān)電容放大器經(jīng)過近40年的發(fā)展，已成為混合信號處理電路中不可或缺的一部分。即使在數(shù)字化處理技術(shù)日益增強的今天，外界的模擬信號都需要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)成數(shù)字信號后，能才在數(shù)字域處理?？蓪崿F(xiàn)采樣，濾波，量化等功能的開關(guān)電容放大器，無疑是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的核心。然而隨著CMOS工藝的進步，電源電壓的不斷下降，這都給開關(guān)電容技術(shù)、運算放大器的設(shè)計帶來新的挑戰(zhàn)。如何設(shè)計低電壓的高速高精度的開關(guān)電容放大器，成為模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計的新熱點。本文基于SMIC0.

2、13um CMOS工藝，1.2V電源電壓，設(shè)計了一款開關(guān)電容放大器，可以用于14位100MHz采樣頻率的流水線ADC中的前置采保電路。
　　論文首先介紹了開關(guān)電容放大器的研究背景和基本應(yīng)用，接著分析了開關(guān)電容放大器的非理想因素及其產(chǎn)生的誤差。在理論分析的基礎(chǔ)上，進行了具體的電路設(shè)計：考慮到電壓下降對輸入輸出擺幅帶來限制，同時為了減少運放設(shè)計難度，采樣保持電路整體架構(gòu)采用電荷重分配式；根據(jù)電路性能對噪聲的要求以及實際工程設(shè)計等方面的

3、考慮，確定了采樣電容的大?。辉O(shè)計了兩相非交疊時鐘電路實現(xiàn)時鐘精確控制；采用柵壓自舉開關(guān)，可以更好的應(yīng)用于低壓環(huán)境，減少非線性誤差；重點設(shè)計了兩級折疊式共源共柵運放，為了達到高增益，不影響整體運放的穩(wěn)定性，合理設(shè)置了增益提高輔助運放的帶寬；為穩(wěn)定差分運放的共模電平，分別為運放的兩級分別設(shè)計了離散時間共模反饋電路。
　　最后，基于SMIC0.13mixed signal1.2V CMOS工藝，在Cadence環(huán)境下利用Spectre軟

4、件對各模塊電路和整體電路進行了仿真和分析。運算放大器的環(huán)路增益βA(s)為109.7dB，環(huán)路單位增益帶寬673MHz，相位裕度78°，滿足設(shè)計指標；采樣頻率為100MHz，輸入共模電平為0.7V，差分輸入電壓0.5V時，輸出在3.465ns內(nèi)就已經(jīng)建立到0.01%的精度以內(nèi)，且穩(wěn)定建立在(499.97mV，500.03mV)的精度范圍之內(nèi)；輸入幅度為0.5V、頻率為48.68MHz的正弦信號，對其進行FFT分析，采樣點為2048個，無