高速高精度采樣保持電路的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、采樣保持電路(THC)位于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的最前端，是高速ADC的核心模塊之一。THC的作用是將外界輸入的連續(xù)變化模擬信號(hào)瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換為離散信號(hào)并保持一定的時(shí)間以供后級(jí)電路進(jìn)行量化和編碼操作，它所能實(shí)現(xiàn)的精度和采樣率決定了整個(gè)ADC可以達(dá)到的最高分辨率和最快轉(zhuǎn)換速率，因此THC的性能對(duì)整個(gè)ADC性能的影響是決定性的。由于軟件無(wú)線電、高頻通信技術(shù)以及雷達(dá)等技術(shù)的推動(dòng)，ADC在向著高速方向發(fā)展，這使得研究高性能THC也成為至關(guān)重要的一

2、項(xiàng)工作。
　　本文闡述了THC在高速高精度折疊插值A(chǔ)DC中的應(yīng)用背景，分析了各種THC架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，從速度和精度兩方面討論了THC性能提升的關(guān)切點(diǎn)，指明對(duì)于10位精度、1.6GSps采樣率指標(biāo)的折疊插值A(chǔ)DC，基于開(kāi)環(huán)雙通道時(shí)間交織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的THC可以保證電路的可實(shí)現(xiàn)性與可靠性。
　　本文重點(diǎn)分析了開(kāi)環(huán)THC精度的限制因素，探討了一些抑制電路非理想因素的辦法，對(duì)模擬通路上各模塊都提出了相應(yīng)的線性度提升方法，比如:高線性度柵壓

3、自舉開(kāi)關(guān)、源極退化技術(shù)以及虛擬開(kāi)關(guān)吸收電荷注入等技術(shù)。最終完成了包括高性能采樣開(kāi)關(guān)、輸入/輸出緩沖器、復(fù)位脈沖產(chǎn)生電路以及正/負(fù)壓電荷泵在內(nèi)的總體THC電路設(shè)計(jì)。引入了主控時(shí)鐘技術(shù)用于緩解兩個(gè)時(shí)間交織通道的采樣時(shí)刻失配問(wèn)題;采用帶冗余結(jié)構(gòu)的源跟隨器設(shè)計(jì)兩通道共享的輸入緩沖器，使其帶寬達(dá)到5.6GHz，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)超過(guò)77dB;采用全NMOS晶體管實(shí)現(xiàn)的全差分單級(jí)運(yùn)放作為第二級(jí)緩沖器，基于共用偏置技術(shù)實(shí)現(xiàn)了其輸出共模電壓的穩(wěn)

4、定;基于高效率的交叉耦合電荷泵基本拓?fù)湓O(shè)計(jì)正壓電荷泵、負(fù)壓電荷泵以及復(fù)位脈沖產(chǎn)生電路。
　　本文在Cadence Spectre環(huán)境下基于0.18μm CMOS工藝設(shè)計(jì)和仿真電路，采用2V單電源供電。仿真結(jié)果表明，在1.6GSps的奈奎斯特采樣率下，采用相干采樣，負(fù)載電容為600fF，輸入800mVpp的正弦波，信號(hào)與噪聲失真比(SNDR)達(dá)到72.3dB，有效位數(shù)(ENOB)超過(guò)11.7位，達(dá)到了10位1.6GSps ADC對(duì)于