100-MS-s可重構(gòu)流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)和工藝的飛速發(fā)展，集成電路已經(jīng)進(jìn)入片上系統(tǒng)階段（SoC）。片上系統(tǒng)需要在單個(gè)硅片上同時(shí)實(shí)現(xiàn)模擬電路和數(shù)字電路，因此，設(shè)計(jì)出基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器就變得非常重要。無線通信、圖像處理、視頻技術(shù)等的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器向著高速、高分辨率、低功耗的方向發(fā)展。而流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)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(yīng)用。本文就是基于無線局域網(wǎng)中對(duì)多標(biāo)準(zhǔn)無線收發(fā)器的

2、需要，來對(duì)一種100MHz采樣頻率的可重構(gòu)流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行研究。
　　 本文首先在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上選取了在較高采樣頻率下整個(gè)電路功耗較低的1.5位/級(jí)結(jié)構(gòu)，這不僅可以簡化每級(jí)流水線中SubADC和SubDAC的設(shè)計(jì)，還可以通過數(shù)字校正電路來消除一定范圍內(nèi)的比較器失調(diào)；針對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中分辨率位數(shù)固定以及最后一級(jí)流水線的數(shù)字輸出不能進(jìn)行校正的不足，設(shè)計(jì)了一種可重構(gòu)流水線結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)前九級(jí)采用相同的結(jié)構(gòu)，并通過一個(gè)重構(gòu)配置控制電路來使

3、這九級(jí)電路有選擇的工作，從而實(shí)現(xiàn)6～10位不同的分辨率位數(shù)，而第十級(jí)則為一個(gè)精度不高的比較器，來對(duì)第九級(jí)的數(shù)字輸出進(jìn)行校正。其次分析了10位1.5位/級(jí)流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的數(shù)字校正算法，并針對(duì)其不能判斷輸入信號(hào)是否超出模數(shù)轉(zhuǎn)換器量化范圍的不足，設(shè)計(jì)產(chǎn)生了一個(gè)溢出判斷信號(hào)從而使模數(shù)轉(zhuǎn)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(duì)這些因素在設(shè)計(jì)中采用了CMOS全差分采樣保持電路，它不僅可以消除時(shí)鐘饋通等共模信

4、號(hào)的影響，還可以消除由采樣開關(guān)帶來的與輸入信號(hào)相關(guān)的電荷注入效應(yīng)；此外還針對(duì)采樣開關(guān)存在的非線性，設(shè)計(jì)了一種高線性度的bootstrapped CMOS采樣開關(guān)電路。
　　 在Simulink下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及數(shù)字校正電路進(jìn)行了行為級(jí)仿真，并基于SMIC 0.18um CMOS數(shù)?；旌瞎に嚹Ｐ筒捎肏spice軟件對(duì)開關(guān)電路進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠?qū)崿F(xiàn)6～10位不同的分辨率位數(shù)，并可以有效的校正每一級(jí)