分辨率可配置型高速SAR ADC的研究与设计

发布时间：2018-01-08 12:30

  本文关键词：分辨率可配置型高速SAR ADC的研究与设计　出处：《电子科技大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：超宽带中高精度模数转换器(Ultra-wideband middle-to-high resolution ADC)作为射频前端数据转换器,在无线通信领域扮演着举足轻重的角色。随着工艺尺寸收缩和电源电压降低,器件短沟道效应愈发显著,高性能模拟电路设计愈发困难,作为首选方案的流水线型模数转换器(Pipeline ADC)越来越凸显出其局限性。逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)作为新兴方案,其结构简单,功耗低,面积小,易于集成,近几年得到迅速发展,成为时间交织模数转换器(Time-interleaved ADC)的单通道最优解决方案,逐渐在无线通信领域占领一席之地。本论文将高速中高精度SAR ADC列为研究对象,针对各个模块详细分析了用于提高速度的技术措施,并在CMOS 55 nm 1P8M工艺下实现了一款单通道SAR ADC,其分辨率可在10 bit到12 bit之间进行配置,采样频率达到100 MS/s。为保证系统稳定性,该SAR ADC采用纯静态逻辑进行设计,避免动态逻辑中浮空节点受漏电,串扰等影响;为提高转换速度,该SAR ADC采用新型的SAR逻辑电路和极低的DAC电容来优化数字延迟时间和DAC建立时间,新型SAR逻辑电路采用了锁存器型SAR单元,可改善传统触发器的高延迟缺陷,DAC采用非二进制冗余技术,可降低建立时间要求,提高噪声容错能力;为提高系统精度,该SAR ADC被设计成支持两种不同切换模式,以配合特定时间交织校正算法的实施;为提高系统灵活性,该SAR ADC支持分辨率配置功能,以应对不同性能要求场合,避免精度浪费;为提高系统易用性,该SAR ADC使用自适应延迟电路控制SAR环路延迟时间,能够实时跟踪工艺角,温度,电源等变化并作出相应调整;为控制芯片成本,该SAR ADC的“版图设计—后仿真—电路参数优化”过程被多次循环,力求以最小芯片面积实现最优性能。后仿真结果表明,该SAR ADC在100 MS/s采样频率,输入信号频率接近奈奎斯特(Nyquist)频率时,具有10.6 bit的有效位数(ENOB),74.9 dB的无杂散动态范围(SFDR)和65.7 dB的信噪失真比(SNDR),同时在1.2 V供电下消耗15.5 mW的功耗,FoM值为98.5 fJ/conv-step,面积只有50×250μm2。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN792

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本文编号：1397139