高精度中頻采樣流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的速率和精度表征了實(shí)際應(yīng)用中控制系統(tǒng)的性能。在給定面積和功耗的情況下，流水線ADC是同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速和高精度最佳選擇。特別是現(xiàn)在許多中頻采樣超外差式通信系統(tǒng)中需要ADC對頻率高達(dá)300MHz的輸入信號進(jìn)行采樣，以減小發(fā)射機(jī)復(fù)雜性和降低整個(gè)系統(tǒng)成本。流水線ADC廣泛應(yīng)用于上述無線通信系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)12-16位精度，70~80dB SNR，85-95dB SFDR，100-300MS/s，而功耗小于1W。因此高精度中頻采樣

2、流水線ADC關(guān)鍵技術(shù)的研究顯得尤為重要。
　　論文在分析實(shí)際開關(guān)電容流水線ADC誤差源的基礎(chǔ)上，對高精度中頻采樣流水線ADC關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，并提出了以一種適用于中頻采樣流水線ADC的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)實(shí)例。論文首先介紹了中頻采樣理論、流水線ADC的基本原理和誤差來源，然后闡述了消除或減小這些誤差的方法或關(guān)鍵技術(shù)，最后，對14位250MS/s中頻采樣流水線ADC進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。運(yùn)算放大器是流水線ADC的關(guān)鍵電路，論文詳細(xì)介紹了一種短溝道

3、 CMOS放大器設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，流水線 ADC中各模塊之間的連線復(fù)雜且寄生參數(shù)對系統(tǒng)性能影響很大，特別是當(dāng)輸入信號頻率較高時(shí)。因此，中頻帶通采樣系統(tǒng)中的流水線ADC的版圖設(shè)計(jì)十分重要。論文提出了一種解決流水線ADC中采樣電容和互連線的寄生問題和對稱性問題的版圖設(shè)計(jì)方法。
　　論文采用SMIC0.18μm1P6M1.8V標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝實(shí)現(xiàn)了14位250MS/s流水線 ADC，包括 ESD焊盤，芯片總面積為3.55×3.25mm2，

4、其中有源區(qū)面積約為2.5mm2。仿真結(jié)果表明當(dāng)采樣頻率為250MHz時(shí)，輸入頻率為11.04MHz，擺幅為1.5V的正弦信號時(shí)，得到SNDR為80.12dB，SFDR為98.41dB，有效位數(shù)為13.01位。當(dāng)采樣頻率提高到170.71MHz時(shí)，SNDR為79.41dB，SFDR為97.95dB，有效位數(shù)為12.89位。輸入頻率為523.25MHz時(shí)，SNDR為79.09dB，SFDR為95.47dB，有效位數(shù)為12.84位。設(shè)計(jì)的流水