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    188宝金博页面版: [精品]一种57.6mW,10位,50MSs流水线操作CMOS AD转换器

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    内容提示： 第 26 卷 　 第 11 期2005 年 11 月半 　 导 　 体 　 学 　 报CHINESE JOURNAL OF SEMICONDUCTORSVol. 26 　No. 11Nov. ,20053 国家自然科学基金资助项目 (批准号 :69976009)　 黄飞鹏 　 男 ,1972 年出生 ,博士研究生 ,从事数模混合集成电路的设计与测试.　 洪志良 　 男 ,1946 年出生 ,教授 ,博士生导师 ,从事模拟和射频集成电路设计、图像处理和系统集成等.　 2005204226 收到 ,2005206219 定稿Ζ 2005 中国电子学会一种 571 6mW,10 位 ,50MS/ s 流水线操作 CMOS A/ D 转换器3黄飞鹏 　 王 静 光 　何 济 柔 　洪志良(复旦大学专用集成电路与系统...

    文档格式：PDF | 页数：6 | 浏览次数：219 | 上传日期：2015-03-09 03:24:57 | 文档星级：
    第 26 卷 　 第 11 期2005 年 11 月半 　 导 　 体 　 学 　 报CHINESE JOURNAL OF SEMICONDUCTORSVol. 26 　No. 11Nov. ,20053 国家自然科学基金资助项目 (批准号 :69976009)　 黄飞鹏 　 男 ,1972 年出生 ,博士研究生 ,从事数模混合集成电路的设计与测试.　 洪志良 　 男 ,1946 年出生 ,教授 ,博士生导师 ,从事模拟和射频集成电路设计、图像处理和系统集成等.　 2005204226 收到 ,2005206219 定稿Ζ 2005 中国电子学会一种 571 6mW,10 位 ,50MS/ s 流水线操作 CMOS A/ D 转换器3黄飞鹏 　 王 静 光 　何 济 柔 　洪志良(复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室 , 上海 　 200433)摘要 : 在 11 8V ,01 18μm CMOS 工艺下 ,实现了 10 位 ,50MS/ s 流水线操作 A/ D 转换器的设计和测试. 通过优化采样电容和运算跨导放大器(OTA) 电流 ,并采用动态比较器 ,从而降低功耗 ;采用复位结构的采样/ 保持和余量增益电路消除 OTA 失调电压的影响 ;优化 O TA 的次极点 ,保证其工作稳定. 测试结果表明 :ADC 在整个量化范围内无失码 ,功耗为 571 6mW ,失调电压为 01 8mV ,微分非线性为 - 01 6～01 7LSB1 对 51 1MHz 的输入信号量化 ,可获得441 9dB 的信号与噪声及谐波失真比. 电路面积为 01 52mm2.关键词 : 模数转换器 ; 流水线 ; 低功耗 ; 失调电压 ; 低电压EEACC : 1290B ; 1280中图分类号 : TN432 　　　 文献标识码 : A 　　　 文章编号 : 025324177 (2005) 11222302061 　 引言高速 A/ D 转换器 (ADC) 是 HDTV 系统中的一个重要模块[1 ], HD TV 要求 ADC 具有低功耗、10位精度及 40M Hz 以上的转换速率. 由于 HDTV 的数字部分已经广泛采用了 01 18μm CMOS 工艺 ,其工作电压均为 11 8V. 为了 和数字部分兼容 ,要求ADC 也必须采用同样的工艺和电压来实现.由于采用 11 8V 的工作电压 ,缩小了 ADC 的量化范围 ,相应减小最低位(LSB) 对应的电压 ,导致噪声对其性能的影响增大 ;同时 ,在 01 18μm 工艺下 ,因失配而导致的失调电压也值得关注 ,较大的失调电压会增大外围电路的设计难度. 如果失调电压与输入 信 号 相 关 , 还 会 增 大 ADC 的 微 分 非 线 性(DNL)[2],降低精度.目 前 , 国 内 文 献 中 关 于 流 水 线 操 作 的ADC[3～5 ],部 分 是 在 11 8V , 01 18μm 工 艺 下 设 计的[5 ],并提供了较好的仿真结果. 但是仿真时较难考虑噪声和失调电压的影响 ,仿真与测试结果往往会有较大的差别. 本文在 11 8V ,01 18 μ m 工艺下 ,设计一个 10 位、50MHz ADC 时 ,采用如下技术 ,降低了噪声和失调电压的影响 ,改善了 ADC 的测试结果 :(1) 流水线结构[6 ,7 ],降低对比较器失调电压的要求 ; (2) 兼顾噪声和功耗 ,优化采样电容大小和运算跨导放大器 (O TA) 工作电流 ; (3) 采用 动态比较器[7 ],降低 ADC 整体功耗 ; (4) 复位结构[8 ]的采样/保持( T/ H) 和余量增益(MDAC) 电路消除 O TA 失调电压的影响 ; (5) 增益自 举的折叠级联 O TA 保证ADC 的转换速度和精度[9 ]; (6) 优化 O TA 次极点 ,确保其闭环工作稳定.2 　 每级 1. 5 位的流水线 ADC 介绍[ 6 ,7]图 1 是每级 11 5 位的流水线 ADC (10 位精度)结构示意图 ,它 由 1 级 T/ H、8 级 MDAC (MDAC1～MDAC8) 和 1 级 2 位 ADC 级联而成. 输入信号经T/ H 电路采样后 ,由 MDAC1 粗量化 ,并对差值放大和保持 ,差值由下一级 MDAC 做同样的处理. 粗量化结果经过数字电路纠正后得到最终的量化值.

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