雙通道時(shí)域交織流水線逐次逼近混合型A-D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來(lái)越高，導(dǎo)致了像高級(jí)LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)）更高帶寬無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生。與高帶寬無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的無(wú)線接收機(jī)要求轉(zhuǎn)換器至少具有50MS/s的轉(zhuǎn)換速率，即要求 ADC的采樣速率最少達(dá)到100MS/s,有效位數(shù)至少為8位。此外，轉(zhuǎn)換速率更快、有效分辨率更高的模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠降低接收機(jī)中抗混疊濾波器性能要求，提高動(dòng)態(tài)范圍從而提高帶外信號(hào)的強(qiáng)度。在本論文中，目標(biāo)是設(shè)計(jì)一款有效分辨率為1

2、2位、采樣速率為160MS/s的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。而在便攜式產(chǎn)品中功耗是關(guān)鍵，所以必須要對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行功耗優(yōu)化。功耗與工作時(shí)鐘頻率是成正比的，降低帶寬可以節(jié)省功耗。傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式是采用流水線式的結(jié)構(gòu)，流水線在各方面能達(dá)到很好的折中，但是，流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的運(yùn)放耗費(fèi)了很大一部分的功耗，降低了能源效率。另一個(gè)方面，逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的能源效率達(dá)到了10fJ，但是采樣速率很低或者只能達(dá)到中等的有效分辨率。逐次逼近型結(jié)構(gòu)可以和流水線結(jié)構(gòu)有利的結(jié)

3、合起來(lái)，功耗較低的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器以流水線的形式進(jìn)行工作，能夠獲得更高的工作速率。在流水線-逐次逼近混合型結(jié)構(gòu)中因?yàn)橹挥玫揭粋€(gè)余量放大器所以功耗被大大降低，而在雙通道時(shí)域交織結(jié)構(gòu)中，雙通道間采用運(yùn)放共享技術(shù)，功耗被進(jìn)一步降低。
　　本文采用流水線-逐次逼近混合型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有效結(jié)合了逐次逼近型和流水線的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)流水線-逐次逼近混合型模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對(duì)非理想因素提出了解決方案。實(shí)現(xiàn)了一種100MS/s、12位的流

4、水線-逐次逼近混合型ADC，并在此基礎(chǔ)上采用時(shí)域交織結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一款160MS/s、12位的雙通道時(shí)域交織流水線-逐次逼近混合型ADC，通道間共享余量放大器。分析了三種通道間的主要失配，即采樣時(shí)刻失配、增益失配和失調(diào)失配，并且介紹了針對(duì)這些失配的前后臺(tái)數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)，最后采用基于最佳平方逼近校準(zhǔn)算法。在TSMC65nm CMOS工藝下，整體電路的仿真結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的雙通道時(shí)域交織流水線-逐次逼近混合型ADC在1.2V電源電壓，160MS/