16位A-D轉(zhuǎn)換器時鐘穩(wěn)定電路的設(shè)計.pdf

1、隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，對電子產(chǎn)品精度和速度的要求不斷提高?，F(xiàn)代先進的電子系統(tǒng)中都包含A/D，D/A轉(zhuǎn)換器，以利用先進的數(shù)字處理技術(shù)使產(chǎn)品性能更高。所以A/D轉(zhuǎn)換器的性能成為影響到系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵因素。而現(xiàn)在高性能的A/D轉(zhuǎn)換器對時鐘信號的要求越來越高，所以設(shè)計一個適合于高速高精度的A/D轉(zhuǎn)換器的時鐘穩(wěn)定電路顯得尤為重要。
　　 時鐘作為A/D轉(zhuǎn)換器中的控制信號，對A/D轉(zhuǎn)換器中的采樣保持電路和其它核心單元產(chǎn)生較大影響。A/D

2、轉(zhuǎn)換器中的時鐘信號一般是外部輸入時鐘信號，由于外部的時鐘信號波形失真，占空比的偏差以及時鐘抖動等不穩(wěn)定因素需要內(nèi)部有一個時鐘穩(wěn)定電路。時鐘穩(wěn)定電路把外部輸入的時鐘轉(zhuǎn)信號換為具有所需要占空比的脈沖信號并且電路自身具有較小的時鐘抖動，在頻率范疇來說就是要減小時鐘穩(wěn)定電路的噪聲，降低時鐘上的噪聲對整個A/D轉(zhuǎn)換器性能的影響。時鐘穩(wěn)定電路對A/D轉(zhuǎn)換器的信噪比(SNR)和有效位(ENOB)等性能起至關(guān)重要的作用，要保證高速、高精度A/D轉(zhuǎn)換器的

3、性能，必須首先保證時鐘信號具有合適的占空比和較小的時鐘抖動。
　　 本文設(shè)計了一個適用于16位頻率為50MHz流水線A/D轉(zhuǎn)換器的時鐘穩(wěn)定電路。以延遲鎖相環(huán)為基本構(gòu)架，通過檢測輸入時鐘信號的上升沿，一方面在此產(chǎn)生一個尖峰脈沖，另一方面產(chǎn)生一個精確延遲半個周期的尖峰脈沖，然后共同組成一個占空比為50％、低抖動的時鐘信號。該電路改進了鑒相器和電荷泵電路結(jié)構(gòu)，提高了電流鏡的匹配性，降低控制電壓的毛刺，消除了電荷共享等問題。在版圖設(shè)計方

4、面，通過合理布局、采用高度對稱版圖設(shè)計技術(shù)減少敏感電路所受噪聲和工藝波動的影響，從而使得整個電路具有時鐘抖動低、鎖定時間短、死區(qū)范圍小的特點。
　　 電路在0.35μm2P4M CMOS工藝下，通過cadence軟件仿真及版圖驗證，實現(xiàn)了設(shè)計要求。具體參數(shù)指標(biāo)為：工作電壓3.3V；最大工作頻率50MHz；鎖定時間10周期：占空比調(diào)節(jié)范圍20％～80％；輸出占空比精度為(50±0.5)％；時鐘抖動低于120fs；功耗30 mW；芯