無(wú)線通信模數(shù)轉(zhuǎn)換器S-H理論研究與.pdf

1、隨著無(wú)線通信和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為連接模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的紐帶，越來(lái)越靠近射頻前端，這對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的速度和精度提出了更高的要求。在模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路模塊中，采樣保持模塊對(duì)整體電路的速度和精度起主導(dǎo)作用。因此對(duì)采樣保持模塊的研究和創(chuàng)新，將給高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器和無(wú)線通信領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展空間和機(jī)遇。
　　本文基于采保理論，從采保電路結(jié)構(gòu)、采樣開(kāi)關(guān)、共模反饋和高性能放大器等方面研究和分析了高速高精度采樣保持電路的難點(diǎn)和

2、相關(guān)技術(shù)方法，分別設(shè)計(jì)了采用增益自舉放大器和三級(jí)放大器的采樣保持電路，該采保電路應(yīng)用于轉(zhuǎn)換精度14Bit、轉(zhuǎn)換頻率100MHz的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器，為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的流水線結(jié)構(gòu)提供高精度和高線性度的輸入采樣信號(hào)。
　　通過(guò)對(duì)采樣保持電路的時(shí)域和頻域參數(shù)進(jìn)行分析，研究了采保電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)建立時(shí)間的影響，確定了采樣保持電路中各模塊的主要參數(shù)；推導(dǎo)了采樣開(kāi)關(guān)非理想因素模型，并針對(duì)這些非理想因素引入提升采樣開(kāi)關(guān)性能的附屬電路；通過(guò)精簡(jiǎn)柵壓自舉電

3、路中開(kāi)關(guān)柵節(jié)點(diǎn)支路，同時(shí)增大自舉電容，來(lái)減小柵壓自舉電路驅(qū)動(dòng)大尺寸采樣開(kāi)關(guān)造成的自舉柵壓中輸入相關(guān)項(xiàng)衰減；提出了在共模反饋電路中，消除不同時(shí)鐘共模反饋電壓臺(tái)階的方法，有效抑制了放大器輸出共模的抖動(dòng)；針對(duì)高帶寬增益自舉放大器建立高階小信號(hào)模型，分析了高帶寬、高增益、大電容負(fù)載增益自舉放大器復(fù)雜的零極點(diǎn)分布，為高性能增益自舉放大器設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　基于0.35μm3.3V CMOS工藝，對(duì)采用增益自舉放大器的采樣保持電路各模塊進(jìn)

4、行了仿真，并對(duì)各部分電路在仿真中容易遇到的問(wèn)題和解決辦法進(jìn)行了詳細(xì)的分析和說(shuō)明。增益自舉放大器靜態(tài)功耗72.6mW，在驅(qū)動(dòng)2×6pF電容負(fù)載下，獲得了開(kāi)環(huán)增益110dB、單位增益帶寬1GHz、相位裕度65°。采用增益自舉放大器的采保結(jié)構(gòu)在輸入單端VPP500mV，雙端差分VPP1V的測(cè)試信號(hào)下，奈奎斯特頻率處的SFDR（Spurious Free Dynamic Range）為-110dB。最后設(shè)計(jì)了采用增益自舉放大器的采樣保持電路版圖

5、。
　　在此基礎(chǔ)上，結(jié)合Miller反饋補(bǔ)償和無(wú)電容前饋補(bǔ)償，研究了高帶寬零極點(diǎn)抵消系統(tǒng)，提出了高帶寬多級(jí)放大器設(shè)計(jì)方法以及滿足本文采保中對(duì)放大器設(shè)計(jì)要求的三級(jí)放大器結(jié)構(gòu)。對(duì)多級(jí)前饋系統(tǒng)應(yīng)用于采樣保持電路時(shí)，會(huì)遇到的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，包括單位增益帶寬內(nèi)多個(gè)零極點(diǎn)抵消對(duì)、共模電平設(shè)置和前饋補(bǔ)償中的輸入輸出串?dāng)_等問(wèn)題進(jìn)行分析和研究。提出了多級(jí)放大器應(yīng)用于采樣保持電路中的優(yōu)化和改進(jìn)方向。三級(jí)放大器靜態(tài)功耗47.85mW，在驅(qū)動(dòng)2×6pF電容