8位100兆低功耗流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的硬核設(shè)計(jì).pdf

1、本文完成一個(gè)8比特分辨率，1.8V電源電壓，100MHz采樣率的低功耗流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)及芯片實(shí)現(xiàn)。電路子模塊設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)合理的雙相非交疊時(shí)鐘，合理規(guī)劃時(shí)鐘利用效率;采用套筒型共源共柵放大器基本結(jié)構(gòu)，通過增益提高技術(shù)提高放大器增益，采用共模反饋消除各類不匹配帶來的誤差;采用改進(jìn)的動(dòng)態(tài)電壓比較器來降低回踢噪聲，保證輸出穩(wěn)定。
　　本文的重點(diǎn)和貢獻(xiàn)是完成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的低功耗設(shè)計(jì)，對流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器功耗進(jìn)行Matlab系統(tǒng)建模，選

2、擇最佳的單級分辨率及電容逐級縮減因子組合，以達(dá)到功耗和性能的平衡，最終確定使用功耗最小的7級，單級1.5比特分辨率的流水線結(jié)構(gòu)，逐級縮減因子為0.5;采用的動(dòng)態(tài)比較器及套筒式運(yùn)算放大器均進(jìn)行了低功耗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);從最終的仿真結(jié)果上看，取得了理想的低功耗效果。同時(shí)著力分析了跨導(dǎo)放大器的非線性，如增益非線性、不完全建立誤差對高速、低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能的影響，本文通過系統(tǒng)建模對誤差進(jìn)行分析，確定跨導(dǎo)放大器的確切設(shè)計(jì)要求。本文采用GSMC0.18u

3、m，1.8V，2P6M CMOS混合信號工藝，并最終流片，芯片面積為1379um×838um，在低功耗設(shè)計(jì)下，整體動(dòng)態(tài)功耗僅為96mW。使用Synopsys Hspice及Cadence Spectre仿真工具對電路各模塊及整體電路進(jìn)行仿真，通過Matlab分析電路動(dòng)態(tài)性能及靜態(tài)性能，在TT工藝腳下，微分非線性為±0.8LSB，差分非線性為±1.1 LSB，輸入400kHz正弦信號時(shí)信噪比為49.0847 dB、信納比為46.9221d