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采样保持电路位于整个流水线型模数转换器的最前端,是模数转换器的核心单元。它的作用是对模拟信号进行准确采样,并将采样结果保持一段时间以供后续电路处理。采样保持电路的分辨率和采样频率决定了流水线型模数转换器的最高分辨率和最高采样频率,对采样保持电路的研究与设计对研发高速高精度模数转换器有着重要意义。本文针对分辨率10bit、采样频率100Msps的流水线型模数转换器进行了采样保持电路的研究与设计。 本文首先介绍了流水线型模数转换器的基本原理,接着对其中采样保持电路所采用的电荷转移式结构和电容翻转式结构进行了比较分析,最终选择电容翻转式采样保持电路为本文的设计对象,并在此基础上做了改进。 整体采用差分结构以消除直流失调。最前端的采样开关采用栅压自举采样开关,减小由于导通电阻与输入信号相关带来的非线性。作为采样保持电路核心的运算放大器采用增益自举的折叠式共源共栅结构,以满足高增益、大带宽和低功耗的要求,并采用开关电容共模反馈电路稳定输出共模电压。所有开关的时钟采用双相非交叠时钟树电路进行控制。 最后采用Cadence公司的Spectre软件基于华润上华的0.13umCMOS工艺对电容翻转式采样保持电路进行了模拟仿真。通过对结果的分析,该采样保持电路完全可以用于分辨率10bit、采样频率100Msps的流水线型模数转换器中。