流水線ADC的采樣保持電路及MDAC電路的研究.pdf

1、流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)在功耗和芯片面積上有著良好的折衷，能同時(shí)兼顧速度和精度，因此流水線ADC是實(shí)現(xiàn)高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器最主要的結(jié)構(gòu)，在數(shù)字通信、數(shù)據(jù)獲取和視頻處理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。采樣保持(S/H, Sample-and-Hold)電路和MDAC(Multiplying Digital to Analog Converter)電路是流水線ADC的核心部分，其性能決定了流水線ADC的整體性能，所以研究S/H電路和MDAC電路對(duì)研

2、究高速高精度流水線ADC具有重要意義。論文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用于12bit50MSPS流水線ADC的S/H電路和MDAC電路以及其他相關(guān)電路。
　　論文從S/H電路和MDAC電路的原理出發(fā)，首先分析了S/H電路和MDAC電路的結(jié)構(gòu)、非理想因素和誤差來源；然后根據(jù)ADC對(duì)運(yùn)算放大器(運(yùn)放)的要求，確定運(yùn)放的指標(biāo)，并著重研究了運(yùn)放的結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)，最終完成了主體運(yùn)放、N型輔助運(yùn)放、P型輔助運(yùn)放、偏置電路和共模反饋電路等的運(yùn)放相關(guān)電路設(shè)計(jì)，對(duì)

3、運(yùn)放整體進(jìn)行了仿真；然后進(jìn)行了采樣保持電路、柵壓自舉開關(guān)電路、底極板采樣技術(shù)、非互補(bǔ)時(shí)鐘電路、比較器和Sub ADC電路的研究與設(shè)計(jì)，給出了每個(gè)電路模塊的仿真結(jié)果；接著重點(diǎn)介紹了首級(jí)2.5bit MDAC電路的設(shè)計(jì)，分析了首級(jí)MDAC電路的結(jié)構(gòu)及工作原理，推導(dǎo)其輸出函數(shù)并對(duì)MDAC電路整體進(jìn)行仿真；最終完成版圖的繪制，對(duì)版圖繪制過程中需要注意的問題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，給出了主要電路的版圖實(shí)現(xiàn)，最后完成首級(jí)流水線電路的版圖繪制，并通過了DR

4、C、LVS驗(yàn)證。
　　文中所設(shè)計(jì)的用于12位50MSPS流水線ADC的采樣保持電路和MDAC電路，采用中航(重慶)微電子CD035MVA0.5μm CMOS工藝，利用Cadence Spectre軟件對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)并仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果為：運(yùn)算放大器開環(huán)直流增益為90.86dB，單位增益帶寬為663.6MHz，相位裕度為58.65dB，電壓轉(zhuǎn)換速率分別為2437.6和705.5，采樣保持電路和MDAC電路在50MHz采樣頻率下正常工