【摘 要】
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随着数字技术的迅猛成长,高速、高精度模数转换器(ADC)在各个领域中的应用更为广泛。流水线模数转换器(Pipeline ADC)作为高速、高精度ADC架构之一,在速度、精度与功耗三个方面具有相对好的折衷关系,在现代无线通信领域中获得了更为广泛的应用。因此,研究高速、高精度的Pipeline ADC设计对于通信领域发展具有重要意义。Pipeline ADC的核心关键模块为前端的采样保持电路(S/H电
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随着数字技术的迅猛成长,高速、高精度模数转换器(ADC)在各个领域中的应用更为广泛。流水线模数转换器(Pipeline ADC)作为高速、高精度ADC架构之一,在速度、精度与功耗三个方面具有相对好的折衷关系,在现代无线通信领域中获得了更为广泛的应用。因此,研究高速、高精度的Pipeline ADC设计对于通信领域发展具有重要意义。Pipeline ADC的核心关键模块为前端的采样保持电路(S/H电路),增益数模单元(MDAC电路)与子ADC电路。这些电路性能直接影响Pipeline ADC的整体性能,因此本文着重研究上述核心电路的关键设计技术并进行仿真验证。基于SMIC 0.18μm 1.8V CMOS工艺设计了适用于12bit 250MS/s流水线ADC的S/H电路、作为ADC电路第一流水级3.5位MDAC电路和子ADC电路。仿真结果表明,在输入频率12.7MHz正弦信号条件下对电路进行仿真,前端S/H电路的有效位数(ENOB)为12.5位,信号噪声失真(SNAD)为77.3d B,无杂散动态范围(SFDR)为78d B。其次,对动态比较器进行设计并仿真,其失调电压为1.95m V。并仿真自举开关频谱SFDR为109.9d B。此外,本文也设计了为MDAC放大阶段提供残差电压的两阶基准电压源电路,温度系数为3.991ppm/°C(温度范围-40°C到100°C)。最后,对S/H电路和首级流水级级联电路进行整体仿真,即对首级流水级输出信号进行加权,得出的波形做快速傅立叶变换(FFT)分析,ENOB为11.48位,SNAD为70.89d B,SFDR为71.9d B,整体满足设计要求。
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