高速高精度流水線ADC的MDAC的研究與設計.pdf

1、模數轉換器是現在電子系統(tǒng)中連接模擬世界和數字世界的核心電路模塊。隨著無線通信技術的發(fā)展，高速高精度的數據轉換器在信號處理模塊中發(fā)揮著越來越重要的作用。相比于逐次積分型、快閃以及過采樣等結構的模數轉換器，流水線型模數轉換器由于兼顧精度和速度，是目前通信系統(tǒng)中首選的模數轉換器結構。增益數模單元電路作為流水線模數轉換器的重要組成電路，其性能對整個系統(tǒng)的速度和精度有著直接性的影響，并且功耗占了整個系統(tǒng)的絕大部分。如何分配每級增益數模單元電路的轉

2、換精度以及增益數模單元電路的實現也成為設計高速高精度流水線模數轉換器的一個熱點問題。
　　本文首先闡述了增益數模單元電路基本理論。通過對建立精度，建立速度以及噪聲的分析，確定了六級的模數轉換器結構;然后對每級的采樣電容進行優(yōu)化，使功耗達到最優(yōu);接著對兩種常見的采樣電路結構進行比較，確定第一級電路的采樣電路結構;最后依據上述分析，確定增益數模單元電路核心模塊運放的設計指標，開展包括運放、共模反饋電路等電路的設計。主要創(chuàng)新點在于：⑴對

3、MDAC的噪聲模型進行了推導，得出了一個定量的結果。⑵對每級多位MDAC的SFDR進行了理論推導。⑶對增益自舉運放中的輔助運放做了改進，使其滿足高精度的要求。該流水線模數轉換器采用中芯國際0.13um一層多晶八層金屬的CMOS工藝實現。利用Cadence Spectre軟件對所設計的電路進行仿真驗證。仿真結果表明，當輸入信號為99.21875MHz、擺幅為600mV的正弦波信號，采樣頻率200MHz時，得到第一級的輸出SFDR為92.4