高速低功耗SAR ADC的研究與設計.pdf

1、高速模數(shù)轉換器（ADC）是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部分，也是影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)精度和速度的重要因素。目前，實時信號處理機要求高速ADC采樣率盡可能接近中頻甚至射頻，從而盡量多的得到目標信息。因而，高速ADC的性能好壞會直接影響整個信號處理系統(tǒng)性能的好壞。在許多高速通信系統(tǒng)，如超寬帶（UWB）、正交頻分復用（OFDM）等都需要模數(shù)轉換器將射頻信號轉化為數(shù)字信號方便后級基帶處理。在一些通信協(xié)議中，如802.15.4a WPAN（無線個人局域網通訊技

2、術）、802.15.6 WBAN（無線體域網）等，需要上GHz的帶寬。針對這些需求，近年來許多高速結構被提出。這其中逐次逼近型（SAR）模數(shù)轉換器（ADC）由于其電路大部分數(shù)字化的特性，可以很好獲益于半導體工藝的尺寸的降低。結合時間復用（Time-interleave）技術，逐次逼近型模數(shù)轉換器可以達到上GHz的采樣率并且同時保持較低的功耗，成為高速、中高精度應用中非常有競爭力的發(fā)展方向。
　　本文主要研究高速低功耗SAR ADC

3、的設計。相對于其他高速轉換器的復雜結構，本文提出一種簡單的分段電容陣列高速低功耗結構。通過將電容陣列分為兩段，高權重碼字被使用小電容比較，從而大大加快電容型數(shù)模轉換器（DAC）建立速度。在分段電容陣列的基礎上，預量化-旁路翻轉方式被應用到分段電容陣列中，從而在原有結構高速的基礎上提高了其線性度和進一步降低功耗。本設計使用CMOS65 nm工藝設計實現(xiàn)。電路仿真結果顯示在1.2 V供電150 MS/s采樣率下，該設計有效位數(shù)為9.52 b