兩步流水式結構模數轉換器關鍵單元設計.pdf

1、模數轉換器把模擬世界與數字世界連接起來,在信號處理和轉換中起著橋梁作用。本文研究了一種5V工作電壓、1.024V輸入范圍、10bit精度,40MS/s的轉換速率的模數轉換器的設計。文中比較了能夠實現(xiàn)該性能參數的模數轉換器結構及優(yōu)缺點。與流水線結構相比,兩步式結構可獲得低延遲、小面積和適中的器件數量,因此本文采用兩步式結構實現(xiàn)。此外,兩步式結構的另一優(yōu)點是無需使用高增益運放,從而避免了運放增益過高帶來的誤差。通過插入級間采樣保持電路的方法

2、改進了傳統(tǒng)的兩步式電路結構,實現(xiàn)了流水線工作,提高了轉換速率。采用全差分結構降低了電荷注入效應,抑制了電源和襯底的共模噪聲,提高了輸入動態(tài)范圍,消除了偶次諧波失真。分析了影響電路性能的主要誤差源并提出了改善方法。論文主要完成了輸入緩沖電路,采樣保持電路,差分電阻梯,粗量化和細量化比較器,帶隙基準電壓源和基準電流源的設計。其中前端和級間采樣保持電路根據被采樣信號的不同,在采用相同的基本結構的基礎上對電路結構作了調整,以達到優(yōu)化功耗和精度的

3、目的。由于采用了大量的比較器,比較器的速度功耗將會成為影響電路性能的重要因素,借鑒相關文獻,簡要分析了比較器速度功耗的折衷關系?；贑hartered 0.35um雙阱2P3M BiCMOS工藝,在Cadence環(huán)境下使用Spectre完成了電路單元的仿真和優(yōu)化,得到了仿真結果。40MHz采樣速率下,采樣保持電路1~3的轉換時間分別為7.57ns、4.72ns和8.1ns;0.5mV過驅動電壓下,粗量化和細量化比較器的響應時間分別為4.