100-MS-s可重構流水線結構模數轉換器的研究.pdf

1、隨著集成電路技術和工藝的飛速發(fā)展，集成電路已經進入片上系統(tǒng)階段（SoC）。片上系統(tǒng)需要在單個硅片上同時實現模擬電路和數字電路，因此，設計出基于標準CMOS工藝的高性能模數轉換器就變得非常重要。無線通信、圖像處理、視頻技術等的快速發(fā)展和廣泛應用，進一步推動模數轉換器向著高速、高分辨率、低功耗的方向發(fā)展。而流水線結構模數轉換器則以其高分辨率、高精度以及在速度和功耗之間的很好折衷而得到了廣泛的應用。本文就是基于無線局域網中對多標準無線收發(fā)器的

2、需要，來對一種100MHz采樣頻率的可重構流水線結構模數轉換器進行研究。
　　 本文首先在系統(tǒng)結構上選取了在較高采樣頻率下整個電路功耗較低的1.5位/級結構，這不僅可以簡化每級流水線中SubADC和SubDAC的設計，還可以通過數字校正電路來消除一定范圍內的比較器失調；針對傳統(tǒng)結構中分辨率位數固定以及最后一級流水線的數字輸出不能進行校正的不足，設計了一種可重構流水線結構，該結構前九級采用相同的結構，并通過一個重構配置控制電路來使

3、這九級電路有選擇的工作，從而實現6～10位不同的分辨率位數，而第十級則為一個精度不高的比較器，來對第九級的數字輸出進行校正。其次分析了10位1.5位/級流水線模數轉換器中的數字校正算法，并針對其不能判斷輸入信號是否超出模數轉換器量化范圍的不足，設計產生了一個溢出判斷信號從而使模數轉換器具有了溢出判斷功能。最后分析了MOS采樣保持電路中的各種非理想因素，并針對這些因素在設計中采用了CMOS全差分采樣保持電路，它不僅可以消除時鐘饋通等共模信

4、號的影響，還可以消除由采樣開關帶來的與輸入信號相關的電荷注入效應；此外還針對采樣開關存在的非線性，設計了一種高線性度的bootstrapped CMOS采樣開關電路。
　　 在Simulink下對整個系統(tǒng)及數字校正電路進行了行為級仿真，并基于SMIC 0.18um CMOS數模混合工藝模型采用Hspice軟件對開關電路進行了仿真，仿真結果表明：所設計的流水線結構模數轉換器能夠實現6～10位不同的分辨率位數，并可以有效的校正每一級