高速高精度流水線ADC的MDAC的研究與設(shè)計.pdf

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器是現(xiàn)在電子系統(tǒng)中連接模擬世界和數(shù)字世界的核心電路模塊。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，高速高精度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)。增益數(shù)模單元電路作為流水線模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)模單元電路的轉(zhuǎn)

2、換精度以及增益數(shù)模單元電路的實現(xiàn)也成為設(shè)計高速高精度流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個熱點問題。
　　本文首先闡述了增益數(shù)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(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu);然后對每級的采樣電容進(jìn)行優(yōu)化，使功耗達(dá)到最優(yōu);接著對兩種常見的采樣電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，確定第一級電路的采樣電路結(jié)構(gòu);最后依據(jù)上述分析，確定增益數(shù)模單元電路核心模塊運放的設(shè)計指標(biāo)，開展包括運放、共模反饋電路等電路的設(shè)計。主要創(chuàng)新點在于：⑴對

3、MDAC的噪聲模型進(jìn)行了推導(dǎo)，得出了一個定量的結(jié)果。⑵對每級多位MDAC的SFDR進(jìn)行了理論推導(dǎo)。⑶對增益自舉運放中的輔助運放做了改進(jìn)，使其滿足高精度的要求。該流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用中芯國際0.13um一層多晶八層金屬的CMOS工藝實現(xiàn)。利用Cadence Spectre軟件對所設(shè)計的電路進(jìn)行仿真驗證。仿真結(jié)果表明，當(dāng)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