高速高精度ADC集成電路的研究與設計.pdf

1、隨著計算機技術、多媒體技術、通信技術和微電子技術的高速發(fā)展，圖像顯示、高性能控制器與傳輸器的廣泛應用，極大地促進了高速、高精度A/D轉換器的發(fā)展，它作為模擬信號和數(shù)字信號之間的接口有著不可替代的作用。高速、高精度ADC由于存在工藝兼容性、功耗和面積限制、噪聲問題等設計難題而成為目前研究熱點。 本研究針對上述領域和難點取得創(chuàng)新性成果：提出ADC在線數(shù)字修調法(OLDT)；提出混合模數(shù)轉換結構；提出高性能余量放大器；提出寬帶高性能采

2、樣保持電路；發(fā)展代碼密度法和相干測試法，結合高速采集卡解決了高速ADC靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)的測試問題；基于0.35μmBiCMOS工藝設計并成功研制8位250MS/s700MHz帶寬ADC，并已成功應用于國防工程裝備且已投放市場。 論文的創(chuàng)新成果包括： 1．提出ADC在線數(shù)字修調法(OLDT)。OLDT利用數(shù)字控制電路及MOS開關實現(xiàn)了對器件靜態(tài)參數(shù)的可重復性修調，具有可調整性及靈活性特點，極大的縮短了研發(fā)周期。通過在線數(shù)

3、字修調技術將ADC生產過程中產生的工藝偏差進行修正。這種在線數(shù)字修調方法可以普遍應用于模擬集成電路設計。 2．提出混合模數(shù)轉換結構。采用5級1.5位/級流水線與3位Flash結構實現(xiàn)8位采樣率為250MSPS、帶寬為700MHz的A/D轉換器，這種混合結構不但能夠提高轉換速度與精度，同時能夠大大降低功耗和芯片面積。通過對電路中各關鍵模塊做深入研究與設計優(yōu)化，使DNL和INL典型值分別達到±0.3LSB和±0.25LSB。

4、 3．提出高性能余量放大器。利用余量放大器的減法、增益功能實現(xiàn)了流水線結構級間數(shù)據(jù)傳遞及轉換運算功能。通過對開關和電容的取值優(yōu)化，消除了余量增益電路對ADC系統(tǒng)引入的微分非線性(DNL)誤差，提高了ADC的線性度和精度。 4．提出高性能寬帶采樣保持電路。通過采用全差分結構及底極板采樣技術，消除了溝道電荷注入效應和時鐘饋通效應，通過采用自舉開關技術消除了溝道導通電阻引入的非線性誤差，通過采用共源共基—共源共柵結構，實現(xiàn)了寬帶高增益