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模数转换器(ADC)的速率和精度表征了实际应用中控制系统的性能。在给定面积和功耗的情况下,流水线ADC是同时实现高速和高精度最佳选择。特别是现在许多中频采样超外差式通信系统中需要ADC对频率高达300MHz的输入信号进行采样,以减小发射机复杂性和降低整个系统成本。流水线ADC广泛应用于上述无线通信系统,它可以实现12-16位精度,70~80dB SNR,85-95dB SFDR,100-300MS/s,而功耗小于1W。因此高精度中频采样流水线ADC关键技术的研究显得尤为重要。论文在分析实际开关电容流水线ADC误差源的基础上,对高精度中频采样流水线ADC关键技术进行研究,并提出了以一种适用于中频采样流水线ADC的设计方法和设计实例。论文首先介绍了中频采样理论、流水线ADC的基本原理和误差来源,然后阐述了消除或减小这些误差的方法或关键技术,最后,对14位250MS/s中频采样流水线ADC进行设计实现。运算放大器是流水线ADC的关键电路,论文详细介绍了一种短沟道CMOS放大器设计方法。同时,流水线ADC中各模块之间的连线复杂且寄生参数对系统性能影响很大,特别是当输入信号频率较高时。因此,中频带通采样系统中的流水线ADC的版图设计十分重要。论文提出了一种解决流水线ADC中采样电容和互连线的寄生问题和对称性问题的版图设计方法。论文采用SMIC 0.18μm 1P6M 1.8V标准CMOS工艺实现了14位250MS/s流水线ADC,包括ESD焊盘,芯片总面积为3.55×3.25mm2,其中有源区面积约为2.5mm2。仿真结果表明当采样频率为250MHz时,输入频率为11.04MHz,摆幅为1.5V的正弦信号时,得到SNDR为80.12dB,SFDR为98.41dB,有效位数为13.01位。当采样频率提高到170.71MHz时,SNDR为79.41dB,SFDR为97.95dB,有效位数为12.89位。输入频率为523.25MHz时,SNDR为79.09dB,SFDR为95.47dB,有效位数为12.84位。设计的流水线ADC满足中频带通采样系统要求。