超高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入網(wǎng)絡(luò)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、現(xiàn)實(shí)世界中的信號(hào)以模擬信號(hào)為主，而現(xiàn)代電子技術(shù)中處理的信號(hào)多是數(shù)字信號(hào)。要實(shí)現(xiàn)這一處理需要能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電子器件，即模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。隨著通信系統(tǒng)進(jìn)入4G時(shí)代，正向5G邁進(jìn)以及衛(wèi)星通訊的發(fā)展，對(duì)AD C的速度和精度提出了更高要求，相關(guān)技術(shù)的突破亟待解決。輸入網(wǎng)絡(luò)作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器與外界的接口，是 AD C系統(tǒng)中最先處理信號(hào)的模塊，輸入網(wǎng)絡(luò)決定了ADC的性能。因此超高速高精度 AD C的電路實(shí)現(xiàn)，首先需要設(shè)計(jì)超高速高精度的輸

2、入網(wǎng)絡(luò)。本文從緩沖器（Buffer）、采樣保持（S/H）電路及多通道時(shí)間交織理論等方面，對(duì)輸入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。基于65nm CMOS工藝，設(shè)計(jì)了一種超高速高精度ADC的輸入網(wǎng)絡(luò)，用于8位2.5GS/s的ADC。在采樣信號(hào)頻率2.5GHz，輸入信號(hào)頻率滿足 Nyquist頻率，且信號(hào)幅度較大時(shí)，輸入網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)的無雜散波動(dòng)范圍（SFDR）高于60dB以供后續(xù)電路量化處理。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)比了不同架構(gòu)的輸入網(wǎng)絡(luò)，分析

3、其適用范圍。在保證超高速和高精度的情況下，選擇帶有緩沖器的多通道時(shí)間交織作為最終結(jié)構(gòu)。⑵研究了緩沖器的理論和電路結(jié)構(gòu)，分析了其非線性的來源和提高其線性度的方法，設(shè)計(jì)了一種基于源極跟隨器結(jié)構(gòu)的高速緩沖器。⑶研究了S/H電路理論和電路結(jié)構(gòu)，分析了其非理想因素以及提高速度和線性度的方法，基于開環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了S/H電路。⑷研究了多通道時(shí)間交織 ADC的輸入網(wǎng)絡(luò)，分析了多通道架構(gòu)誤差來源，針對(duì)時(shí)序誤差設(shè)計(jì)了一種基于符號(hào)判斷的數(shù)字校正算法。⑸基于65

4、nm CMOS工藝，進(jìn)行超高速高精度輸入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。在采樣頻率2.5GHz，輸入Nyquist頻率信號(hào)，差分信號(hào)擺幅1.2V時(shí)，SFDR為72.52dB，低頻下，輸入網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)SFDR超過80dB；在時(shí)鐘發(fā)生器中加入固定采樣時(shí)刻失配（ΔT=1％TS），經(jīng)過數(shù)字校正算法的工作，將輸入網(wǎng)絡(luò)輸出信號(hào)的線性度由SFDR=44.26dB提高到SFDR=70.83dB，接近無時(shí)序誤差時(shí)輸出信號(hào)的線性度，基于符號(hào)判斷的數(shù)字校正方法消除了輸入