14位100-MS-s流水線ADC的低功耗設(shè)計(jì).pdf

1、隨著電池供電的便攜式電子設(shè)備的流行，功耗已經(jīng)成為電路設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的指標(biāo)。而模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)作為通信信息鏈中的核心一環(huán)，ADC中的低功耗設(shè)計(jì)也成為了工程師的熱門研究課題。流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器已經(jīng)被證明是最適合實(shí)現(xiàn)高速高精度ADC的結(jié)構(gòu)，本文基于TSMC0.18μm CMOS混合信號(hào)工藝設(shè)計(jì)一款低功耗的14位100-MS/s的流水線ADC，采用的技術(shù)是將前端采樣保持電路(SHC)并入第一流水線級(jí)，在后面的流水線級(jí)相鄰兩級(jí)運(yùn)放共享。

2、　　 運(yùn)算放大器單元的功耗是流水線ADC中模擬功耗的主要組成部分，針對(duì)運(yùn)放有很多降低功耗的技術(shù)，例如開(kāi)關(guān)運(yùn)放技術(shù)、雙采樣技術(shù)、運(yùn)放共享技術(shù)以及運(yùn)放和電容共享技術(shù)。其中運(yùn)放共享技術(shù)是通過(guò)相鄰的流水線級(jí)共用一個(gè)運(yùn)放來(lái)降低功耗，但該技術(shù)存在記憶效應(yīng)并且引入的額外開(kāi)關(guān)將會(huì)影響運(yùn)放的建立時(shí)間;運(yùn)放和電容共享技術(shù)是在運(yùn)放共享的基礎(chǔ)上通過(guò)共享反饋電容上的電荷用于下一級(jí)的放大來(lái)進(jìn)一步降低功耗，但該技術(shù)存在額外的置零狀態(tài)并且引入的額外開(kāi)關(guān)將會(huì)影響運(yùn)放的

3、建立時(shí)間。針對(duì)這兩種低功耗技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)以消除技術(shù)缺陷，并基于改進(jìn)后的低功耗技術(shù)將流水線ADC的前端采樣保持電路(SHC)并入第一流水線級(jí)，在后面的流水線級(jí)相鄰兩級(jí)進(jìn)行了改進(jìn)后的運(yùn)放共享，在基本不降低性能的情況下做到了低功耗設(shè)計(jì)。
　　 本文設(shè)計(jì)的14位100-MS/s流水線ADC主要包括SMDAC（合并后的SHC和第一流水線級(jí)）、級(jí)間共享運(yùn)放的各流水線級(jí)、電壓基準(zhǔn)電路以及數(shù)字校正電路，電路仿真ADC可達(dá)到77.6dB的信號(hào)噪聲