论文部分内容阅读
数字信号处理作为混合模拟信号系统中一种优良方法,在数字通信和医疗器械中得到了广泛采用。当输入信号动态范围比较大时,系统性能通常被高精度模数转换器(ADC)所限制。时间交织ADC(TI-ADC)有效地解决了采样率的问题,不但能提供高的采样率还能提供高的采样精度。但是由于TI-ADC各通道之间存在的失配导致了不需要的频谱分量的产生,并严重降低了系统的信噪失真比(SNDR)。通道失配是影响TI-ADC系统转换精度的主要原因,主要包括:增益失配,偏移失配,采样时间失配和带宽失配。本文对TI-ADC中的存在的主要失配误差来源进行了理论分析,并给出了设计制约条件。跟踪保持电路(THA)作为ADC系统的关键单元,其线性度好坏直接影响着整个系统的精度。基于1.6GHz采样速度,8位精度,4通道TI-ADC系统设计,本文的工作是400MHz采样速率,8位精度的子通道THA电路的设计。考虑到采样速度和功耗的因素,本文子通道THA电路采用了开环设计。本文在传统的自举采样开关基础上,通过降低其寄生电容,提高了栅压,改善了线性度,FFT仿真结果显示,改进后的开关线性度提高了约9.2dB。结合源级跟随器,提出了一种高增益缓冲器结构,提高了缓冲器增益和有效带宽范围,在输入信号摆幅内,直流增益变化量为0.8121mV。当信号频率比较高时,为了节省功耗的最小设计带宽影响了缓冲器的跟踪特性,本文在THA电路和负载间引入了负载开关,在跟踪周期断开负载,从而提高缓冲器的跟踪带宽,改善了其对采样信号的跟踪建立特性,省去了大带宽的需求,降低了缓冲器的功耗和面积。基于3.3V标准CMOS工艺,在Hspice仿真环境下完成了THA电路的设计和仿真,并在Tanner中完成了后端版图设计。输入信号摆幅1.6VPP,在输入频率199.8MHz下获得了71.8dB的动态精度,功耗为33.66mW,达到了设计预期的要求。