流水线模数转换器的一种数字校准技术

为了降低流水线模数转换器中数字校准电路的规模和功耗，提出了一种新的基于信号统计规律的后台数字校准技术．该技术采用自适应搜索算法和二元单调函数的幅值增量比较算法，分别对基于信号统计规律的数字校准技术中的距离估计电路和查找表进行了优化设计，减少了距离估计所需的数字电路和查找表所需的ROM空间，极大地降低了数字电路的规模和功耗．应用该校准技术实现了一个12位、采样率为4×10^7s^-1的流水线模数转换器．测试结果表明，同优化前相比，该芯片数字电路的功耗降低了93％，

流水线模数转换器的一种数字校准技术

为了降低流水线模数转换器中数字校准电路的规模和功耗,提出了一种新的基于信号统计规律的后台数字校准技术.该技术采用自适应搜索算法和二元单调函数的幅值增量比较算法,分别对基于信号统计规律的数字校准技术中的距离估计电路和查找表进行优化设计,减少了距离估计所需的数字电路和查找表所需的ROM空间,极大地降低了数字电路的规模和功耗.应用该校准技术实现了一个12位、采样率为4×107s-1的流水线模数转换器.测试结果表明,同优化前相比,该芯片数字电路的功耗降低了93%,所需ROM空间减小了95%.整个芯片采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计,总功耗为210 mW,芯片面积为3.3 mm×3.7 mm.

一种用于流水线模数转换器的电容失配校准方法

对于流水线模数转换器来说 ,电容失配是一种主要的非线性误差源 .为了减小电容失配误差 ,本文提出了一种电容失配校准的方法 .该方法通过一种电荷相加、电容交换和电荷反转移的电路技术 ,可将电容失配误差减小至其 2次项 .动态模型仿真演示了一个由 4 bit电容匹配精度实现 12 bit积分非线性 (INL)的例子 ,验证了电容失配校准的有效性 .与传统电路相比 ,该方法只需在模拟电路中增加几个开关 ,因此电路实现仍然简单 .另一方面 ,由于一个转换周期需要 2个以上的时钟相 ,会影响模数转换的速度 .因此 ,该方法适用于中等高速。

流水线模数转换器中的宽带电流型运算放大器

针对高清视频信号处理对动态范围大,运算速度快的模数转换器(ADC)的要求,提出了一种流水线宽带电流型运算放大器。该运算放大器的主放大器采用套筒式增益提高结构,辅助运算放大器用电流型放大器替代。采用电流共模反馈电路调节主运算放大器的支路电流以稳定输出共模电平;采用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计电路。实验结果显示:辅助运算放大器采用源极输入,减小了信号主通路上的寄生电容,提高了整个运算放大器的电路速度。运算放大器的增益为83.19dB,相位裕度为61.6°,单位增益带宽为1.6GHz,功耗为9.3mW;在满幅度阶跃输入的情况下,输出建立时间小于1.83ns。将该运算放大器用于高清视频信号的流水线ADC中,实现了170MS/s,10bit精度的模数转换。同传统的电压型运算放大器相比,该运算放大器响应速度更快,功耗更低,可满足处理视频信号的要求。

用于DTMB接收机的10bit,40MS/s,72dB SFDR流水线模数转换器

介绍了一个应用于数字电视地面多媒体广播(DTMB)接收机的10-bit,40-MS/s流水线模数转换器(ADC),通过优化各级电容大小和运算放大器电流大小,在保证电路性能的同时降低了功耗.测试结果为:在40MHz采样率,4.9MHz输入信号下,可以获得9.14bit的有效位数(ENOB),72.3dB无杂散动态范围(SFDR).电路微分非线性(DNL)的最大值为0.38LSB,积分非线性(INL)的最大值为0.51LSB.电路采用0.18μm1P6MCMOS工艺实现,电源电压为3.3V,核心面积为1mm2,功耗为78mW.

一种10位50MHz流水线模数转换器的设计

采用每级1.5 bit和每级2.5 bit相结合的方法设计了一种10位50 MHz流水线模数转换器。通过采用自举开关和增益自举技术的折叠式共源共栅运算放大器,保证了采样保持电路和级电路的性能。该电路采用华润上华(CSMC)0.5μm 5 V CMOS工艺进行版图设计和流片验证,芯片面积为5.5 mm2。测试结果表明:该模数转换器在采样频率为50 MHz,输入信号频率为30 kHz时,信号加谐波失真比(SNDR)为56.5 dB,无杂散动态范围(SFDR)为73.9 dB。输入频率为20 MHz时,信号加谐波失真比为52.1 dB,无杂散动态范围为65.7 dB。

一种基于40nm CMOS工艺12位60 MHz流水线模数转换器

采用带采样/保持电路,由10级1.5位每级级电路和最后一级为2位flash ADC组成的流水线结构,设计了一种12位60MHz高性能流水线模数转换器.在设计中采用栅压自举开关降低非线性,采用带增益自举的折叠式共源共栅输入级和AB类输出级的运放,采用动态锁存比较器,同时逐级优化级电路中采样电容以及运放的增益和带宽.在SMIC 40nm CMOS工艺下,当输入信号为1.875 MHz,采样速率为60 MHz时,SNDR为68.7dB,SFDR为74.6dB,ENOB为11.12bit,芯片的核心面积为0.95mm2,1.1V的电源电压下,消耗的总电流为56mA.

用于视频图像传感器的12 bit 60 MS/s流水线模数转换器

介绍了一种12 bit 60 MS/s流水线模数转换器(ADC),该转换器使用采样保持电路,将连续变化的模拟信号通过一定时间间隔的采样,以实现信号的准确量化,利用增益自举运放提高信号建立的线性度;采用每级1.5 bit精确度的流水线结构实现冗余编码,降低比较器失调电压对精确度的影响,同时提出一种新型的消除静态功耗的预放大比较器结构。该流水线ADC芯片采用华力55 nm互补金属氧化物(CMOS)工艺进行电路和版图设计。对后仿真结果进行快速傅里叶变换(FFT)分析得到:动态参数无杂散动态范围(SFDR)为86.18 d B,信噪比(SNR)为72.91 d B,信纳比(SNDR)为72.8 d B,有效位数(ENOB)为11.72 bit。

一种数字域自校正流水线模数转换器改进结构

研究了对流水线模数转换器级间增益误差进行补偿的数字域自校正算法,提出了一种适用于数字域自校正的改进的流水线结构.该结构通过对参考电压的调整,避免了以往自校正结构中产生丢失码字、降低输入范围的现象.结果表明,校正后系统的线性度有了大幅度的提升.

一种应用于CMOS图像传感器的流水线模数转换器设计

设计了一种应用于CMOS图像传感器中的低功耗流水线模数转换器(ADC),并采用逐次逼近寄存器(SAR)ADC辅助流水线架构,提出了一种新型全差分环形放大器。与传统的跨导运算放大器(OTA)相比,所提出的全差分环形放大器能效更高。本文采用0.18μm1P5M工艺完成电路设计及版图布局,当输入频率为19.94 MHz的正弦信号时,仿真显示ADC的信号噪声失真比(SNDR)为57.8dB,无杂散动态范围(SFDR)为64.9dB,最大微分非线性(DNL)为+0.58LSB/-0.33LSB,最大积分非线性(INL)为+0.55LSB/-0.57LSB。整个ADC功耗为3.78mW。

0.13μm标准CMOS工艺的高可靠流水线模数转换器

针对航空航天电子系统对高性能模数转换器的需求,采用0. 13μm标准互补金属氧化物半导体工艺,设计可以在极端温度和空间辐射环境中稳定可靠工作的12位分辨率、50 MS/s采样率的流水线模数转换器。通过采用无采样保持电路以及抗辐射电路和版图加固等技术,在减小功耗的同时有效地削弱总剂量辐射效应的影响。测试结果表明:在-55～125℃温度范围内以及150 krad(Si)的总剂量辐照条件下,得到大于64 dB的信噪比、大于73. 5 dB的无杂散动态范围和最大0. 22 dB的微分非线性。

低耗能流水线模数转换器的运算放大器设计与仿真

基于0.13,μm工艺,设计一个用于1.2,V低电压电源的10比特83MSPS流水线模数转换器的两级运算放大器.该放大器采用折叠共源共栅为第一级输入级结构,共源为第二级输出结构.详细介绍了运算放大器的设计思路、指标确定方法及调试中遇到的问题和解决方法.模拟结果显示:该运算放大器开环直流增益可达79.25,dB,在负载电容为2,pF时的单位增益频率达到838 MHz,在1.2,V低电压下输出摆幅满足设计要求,高达1 V,满足了10比特低电压高速度高精度模数转换器的要求.

28nm CMOS工艺的12位3Gs/s射频采样流水线模数转换器设计

阐述一款12位3Gs/s射频采样流水线ADC芯片的设计和测试。通过使用多路时间交织、无采样保持、多比特的流水线ADC结构,并且辅以数字校准技术和P/N互补输入的运放结构,大大提升了ADC采样速率、降低了芯片的功耗和噪声。该ADC在140MHz输入信号时实现了53.8dBFS的SNR和62dBc的SNR,并且可以对高达1.2GHz的中频信号进行采样。该芯片ADC内核仅消耗500mW,芯片面积6mm^(2)。

12bit 10MS/s流水线结构模数转换器

介绍了12 bit,10 MS/s流水线结构的模数转换器IP核设计。为了实现低功耗,在采样电容和运放逐级缩减的基础上,电路设计中还采用了没有传统前端采样保持放大器的第一级流水线结构,并且采用了运放共享技术。瞬态噪声的仿真结果表明,在10 MHz采样率和295 kHz输入信号频率下,由该方法设计的ADC可以达到92.56 dB的无杂散动态范围,72.97 dB的信号噪声失调比,相当于11.83个有效位数,并且在5 V供电电压下的功耗仅为44.5 mW。

一种改进的流水线模数转换器结构

在分析传统每级1.5位流水线模数转换器的基础上,提出了一种改进结构,该结构完全解决了传统结构因为最后一级的量化电平失调造成的非单调性问题,仿真结果表明改进后的10比特模数转换器在实际情况下的有效位数(ENOB)最大约有0.83 bit的提高,且电路的功耗和面积增加量相对较小.

一种14位100 MS/s的流水线模数转换器

设计了一种14位100 MS/s的流水线模数转换器(ADC)。采样保持电路与第1级2.5位乘法数模转换器(MDAC1)共享运放,降低了功耗。提出了一种改进的跨导可变双输入开关运放,以满足采样保持和MDAC1对运放的不同要求,并消除记忆效应和级间串扰。ADC后级采用5级1.5位运放共享结构。基于0.18μm CMOS工艺,ADC核心面积为1.4 mm^2。后仿真结果表明,在1.8 V电源电压下,当采样速率为100 MS/s、输入信号频率为46 MHz时,ADC的信噪比(SNR)为82.6 dB,信噪失真比(SNDR)为78.7 dB,无杂散动态范围(SFDR)为84.1 dB,总谐波失真(THD)为-81.0 dB,有效位数(ENOB)达12.78位。ADC整体功耗为116 mW。

应用于CMOS图像传感器的Pipelined SAR模数转换器设计

设计实现一种应用于CMOS图像传感器的10bit模数转换器(ADC),采用基于逐次逼近的新型流水线结构(Pipelined SAR ADC).提出了一种优化选取其中高精度倍增数模转换器(MDAC)和单位电容值的解析方法.通过采用第一级高精度、半增益MDAC和动态比较器等技术提高了整体电路的线性度,并降低了系统功耗.通过对版图面积的优化设计,满足了CMOS图像传感器对芯片面积的要求.本设计基于180nm CMOS工艺,仿真结果显示电路实现了60.37dB的信噪失真比(SNDR)和76.37dB的无杂散动态范围(SFDR),有效精度(ENOB)达到了9.74bit.ADC的核心面积仅为140μmⅹ280μm,约为0.04mm2.在2.8V电压下,功耗为9.8mW.

一种11bit流水线高速模数转换器

为解决流水线模数转换器(ADC)在连续工作时功耗高、电容器匹配度有限以及运算放大器大摆幅输出信号下线性度下降的问题,基于0.5μm BCD工艺,设计了一款11 bit流水线高速ADC。提出了无采样保持放大器、幅度减半和多位量化相结合的设计方法,使ADC在大摆幅信号下有足够的线性度来处理信号,同时使电容数模转换器(DAC)的匹配精度满足ADC分辨率的要求,极大地降低了对电容阵列几何参数的匹配精度要求,具有较低的功耗。采用Cadence Virtuoso设计版图,测试结果表明,芯片的微分非线性(DNL)在-0.5~+0.5 LSB范围内,有效位数(ENOB)为10.61 bit,功耗为97 mW,获得了较好的性能。

用于8位80MS/s模数转换器的增益数模单元电路

提出了一种针对高速中精度模数转换器的增益数模单元电路优化设计,满足8位80MS/s流水线模数转换器的要求.通过优化设计一种改进传输门开关,提高了增益数模单元电路的线性度;针对高增益两级宽带运算放大器,提出了一种宽带运算放大器优化设计方法,能有效地优化运算放大器的建立时间和功耗;优化设计了一种高速低功耗动态比较器,在提高速度方面具有优势.基于0.18μm 1.8V CMOS工艺完成了增益数模单元及8位80MS/s流水线模数转换器的流片验证,测试结果表明,在80MHz采样频率下,输入信号频率为35MHz时,模数转换器的信号噪声失调比为48.9dB,有效位数为7.83位.

高速高精度模数转换器的数字后台校准算法

研究了模数转换器(ADC)的数字后台校准技术,提出了一种针对2.5 b/级高速高精度流水线ADC的数字后台校准算法.在2.5b/级电容翻转式余量增益电路(MDAC)中注入与输入信号相关的抖动信号,提取MDAC中由于电容失配和放大器增益有限性造成的非线性误差,并在最终的数字输出端对这些误差进行校准.文中提出的数字后台校准算法具有电路实现简单、不中断ADC正常工作、适合高速高精度流水线ADC等优点,能有效地降低电容失配和放大器有限增益等非理想因素对流水线ADC精度的影响.仿真结果表明,经校准后的ADC信号噪声失真比可从63.3dB提高到78.7dB,无杂散动态范围由63.9 dB提高到91.8 dB.