基于過零檢測器的逐次逼近-流水線混合型ADC研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，移動電子產(chǎn)品越來越多的進入到我們的日常生活中?？纱┐麟娮赢a(chǎn)品、智能手機等電子終端的發(fā)展對模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的要求也越來越高。高速度、高精度和低功耗是ADC發(fā)展的主要方向。Pipeline ADC主要應(yīng)用在高速高精度ADC領(lǐng)域，但Pipeline ADC的傳統(tǒng)MDAC模塊需要用高帶寬高增益的運放來實現(xiàn)，其設(shè)計難度較高、功耗與面積較大。而半導(dǎo)體工藝不斷發(fā)展、特征尺寸逐漸減小、電源電壓逐漸降低，由于SAR ADC在

2、功耗與面積上有優(yōu)勢，因此逐漸成為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究熱點，但SAR ADC在速度與精度方面很難達到較高水平。逐次逼近-流水線混合型ADC即Pipelined SAR ADC，是一種新型混合結(jié)構(gòu)的ADC，吸取了Pipeline ADC與SAR ADC的優(yōu)點，在速度、精度、面積與功耗上有較好的折衷，現(xiàn)已成為研究熱點。傳統(tǒng)的MDAC電路由運放實現(xiàn)，它是流水線型ADC的重要模塊，其缺點是設(shè)計難度較高、面積與功耗較大。本文針對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提出采用過零檢

3、測器實現(xiàn)的MDAC電路，其結(jié)構(gòu)簡單，功耗與面積較小，是實現(xiàn)MDAC電路的新方式。
　　本文首先介紹了SAR ADC與Pipeline ADC的基本原理與結(jié)構(gòu)，針對這兩種ADC的優(yōu)缺點，提出Pipelined SAR ADC。對這種新型ADC的結(jié)構(gòu)、原理及其冗余位校準算法進行研究。然后從基于運放的MDAC電路入手，提出采用比較器與采用過零檢測器實現(xiàn)的MDAC電路。文章又對基于過零檢測器的Pipelined SAR ADC的非理想因素

4、進行研究，提出改善方法，并對ADC的整體系統(tǒng)進行進一步優(yōu)化。最后采用SMIC1.8V0.18μm CMOS工藝設(shè)計了一款12位50MS/s基于過零檢測器的Pipelined SAR ADC。采用6+7的兩級結(jié)構(gòu)，應(yīng)用冗余校準技術(shù)得到12位量化碼。用過零檢測器代替?zhèn)鹘y(tǒng)運放結(jié)構(gòu)實現(xiàn)MDAC電路，有效地降低了功耗與面積，在MDAC電荷轉(zhuǎn)移階段，采用兩階段的電荷轉(zhuǎn)移技術(shù)，有效地縮短建立時間并提高MDAC精度。將Pipelined SAR ADC