一種16位高速A-D轉(zhuǎn)換器采樣保持電路的設(shè)計(jì).pdf

1、不斷發(fā)展的無線通信技術(shù)對A/D轉(zhuǎn)換器的指標(biāo)要求越來越高，其特別需要具有高AC性能、IF采樣能力和高分辨率寬動態(tài)范圍的A/D轉(zhuǎn)換器來處理具有很多干擾的IF信號；像成像、頻譜分析和自動測試等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展也推動著高速高精度A/D轉(zhuǎn)換器的發(fā)展。采樣保持電路位于流水線A/D轉(zhuǎn)換器的最前端，其采樣速率和精度決定了整個A/D轉(zhuǎn)換器的速率和分辨率。本文圍繞16位20MSPS流水線A/D轉(zhuǎn)換器的要求，對采樣保持電路進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。
　　 本文

2、首先簡述了國內(nèi)外流水線A/D轉(zhuǎn)換器及采樣保持電路的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；接著詳細(xì)地介紹了CMOS采樣保持運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)、頻率特性與穩(wěn)定性問題、共模反饋電路，以及非線性、轉(zhuǎn)換和失調(diào)等非理想特性；分析了MOS采樣開關(guān)溝道電荷注入、時鐘饋通和體效應(yīng)對采樣保持的影響及相應(yīng)的解決方法。
　　 本文著重分析了電荷轉(zhuǎn)移和電容翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)采樣保持電路的閉環(huán)小信號頻率特性，在此基礎(chǔ)上得出了采樣保持電路指標(biāo)與采樣保持運(yùn)算放大器指標(biāo)和輸入寄生電容值、

3、采樣保持電容值和負(fù)載電容值之間的約束關(guān)系；在比較開環(huán)結(jié)構(gòu)、閉環(huán)結(jié)構(gòu)、電荷轉(zhuǎn)移和電容翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)采樣保持電路的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種增益可控采樣保持電路的結(jié)構(gòu)；在綜合比較幾種不同結(jié)構(gòu)運(yùn)算放大器性能的基礎(chǔ)上，給出了滿足設(shè)計(jì)要求的運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析了自舉共源共柵單元的開環(huán)頻率特性；比較了兩種共模反饋電路的優(yōu)缺點(diǎn)，建立了開關(guān)電容共模反饋的離散方程；分析了基本時鐘自舉電路的工作原理，在此基礎(chǔ)上提出了一種新的輸出可控的時鐘自舉電路。
　

4、　 運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)0.35μm2P4M CMOS工藝提供的PDK和Cadence工具，在電源電壓3.3V下對采樣保持電路進(jìn)行了仿真和版圖設(shè)計(jì)。根據(jù)相關(guān)采樣原理，仿真了采樣保持電路的瞬態(tài)特性，并對采樣輸出進(jìn)行了離散Fourier變換，在輸出幅度為2.5Vp-p、采樣頻率fs=20MHz和輸入頻率fin=9.6875MHz、溫度-40～80℃范圍內(nèi)，采樣保持電路的SFDR大于102dB，增益誤差小于0.12％FS，THD≤-99dB，；版圖面積