基于CFCS的MDAC研究和設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無線通信、視頻處理與數(shù)字技術(shù)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)低功耗、高精度和高速度的ADC集成電路需求與日劇增。本文針對(duì)12位100MSPS流水線ADC中的關(guān)鍵模塊MDAC進(jìn)行了深入的研究，并采用了一種CFCS（交換反饋電容開關(guān)）技術(shù)，全面提高了系統(tǒng)性能。
　　首先，詳細(xì)分析了MDAC對(duì)系統(tǒng)引入的主要誤差機(jī)理，并綜合考慮了各方面性能的折衷，合理分配各級(jí)級(jí)精度。為了進(jìn)一步減小功耗優(yōu)化性能，引入按比例逐級(jí)縮減技術(shù)，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
　　其

2、次，對(duì)CFCS技術(shù)作了完整的理論分析，并基于該技術(shù)提出了合理的MDAC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，CFCS技術(shù)能降低系統(tǒng)對(duì)電容匹配精度的要求，實(shí)現(xiàn)更高的線性度。為了從電路上實(shí)現(xiàn)該技術(shù)，本文所設(shè)計(jì)的MDAC修改了傳統(tǒng)的電容陣列，并設(shè)計(jì)了新的編碼電路。
　　然后，在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，采用兩級(jí)運(yùn)放作為MDAC中的主運(yùn)放，能夠得到高增益和高輸出擺幅，并通過使用調(diào)零電阻抵消零極點(diǎn)的密勒補(bǔ)償技術(shù)，得到大單位增益帶寬和合適的相位裕度；設(shè)計(jì)了連續(xù)型

3、和開關(guān)電容型共模反饋電路，并分別應(yīng)用于運(yùn)放兩級(jí)的輸出端。
　　最后，基于SMIC0.18μm/3.3V硅CMOS工藝模型，通過Cadence模擬軟件對(duì)各級(jí)MDAC進(jìn)行了模擬仿真。結(jié)果表明，各級(jí)MDAC都能在100MHz的采樣頻率下滿足ADC系統(tǒng)對(duì)這些MDAC單元模塊的指標(biāo)要求。以第一級(jí)MDAC為例，它的運(yùn)算放大器低頻增益達(dá)到89.2dB，單位增益帶寬達(dá)到2.12GHz，相位裕度為26°，符合最小建立的要求。在瞬態(tài)仿真中，第一級(jí) M