低電壓低功耗10比特40兆赫茲流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì).pdf

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為模擬信號和數(shù)字信號的接口轉(zhuǎn)換電路,被廣泛應(yīng)用于通信基站、醫(yī)療設(shè)備、衛(wèi)星接收系統(tǒng)、雷達(dá)、紅外成像、數(shù)字示波器、消費(fèi)類電子等領(lǐng)域。首先受到消費(fèi)電子市場的不斷推動(dòng),由電池供電的便攜式設(shè)備日益普及,要求模數(shù)轉(zhuǎn)換器在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)消耗盡可能小的功耗。同時(shí),隨著集成電路工藝的不斷發(fā)展,電源電壓在不斷地降低,因此低電壓設(shè)計(jì)也是非常的重要。
　　 在眾多模數(shù)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)中,流水線結(jié)構(gòu)是使用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)。本論文首先簡要介紹了

2、流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理和結(jié)構(gòu),分析了各種影響模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能的非理想因素,并分別從系統(tǒng)級和電路級探討了低功耗的設(shè)計(jì)技術(shù)。最后完成了一個(gè)10比特1.2V電源電壓40MHz采樣頻率的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。
　　 該模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用1.5位每級的流水線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn),為了保證采樣高于奈奎斯特頻率輸入信號時(shí)的線性度,輸入端仍然采用了采樣/保持電路。在低電源電壓下,為了得到高增益、大帶寬、大擺幅的運(yùn)算放大器,采用了兩級運(yùn)放的形式,第一級為折疊共源

3、共柵結(jié)構(gòu),第二級為共源級結(jié)構(gòu),并且共柵補(bǔ)償被用來降低運(yùn)放的功耗。電路主要通過運(yùn)放共享技術(shù)來減少模數(shù)轉(zhuǎn)換器所需要運(yùn)放的個(gè)數(shù)來降低系統(tǒng)的功耗,以及通過電容逐級縮減和采用動(dòng)態(tài)比較器等技術(shù)來降低功耗。
　　 該模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片采用SMIC的0.13μm,1.2V,1P8Mmixed-signalCMOS工藝實(shí)現(xiàn),有效面積為1.76×1.04mm2,核心功耗為15mW。在SS工藝corner下,溫度為75度時(shí),輸入信號奈奎斯特頻率,40MH