一种低电压无采样保持运放14 bit,100 MS/s流水线型模数转换器的65 nm CMOS工艺实现

设计了一款低电压实现的14bit,100MS/s流水线型模数转换器(Pipelined ADC),该ADC前端采用无采样保持运放结构来降低功耗和减小噪声,减少了第一级采样网络孔径误差和非线性电荷注入的影响.通过选取合适的输入采样电容容值解决了kT/C噪声和电容不匹配的问题,并设计了符合系统要求的低电压高速高增益运放.该模数转换器同时也包含了带隙基准、分布时钟产生电路、参考电压和共模电压缓冲器等电路模块.芯片采用TSMC 65nm GP 1P9M CMOS工艺实现,面积为3.2 mm2(包含PAD).测试结果表明,当采样率为20MS/s,输入信号频率为1.869MHz时,信噪比(SNR)为66.40dB,信噪失真比(SNDR)为65.21dB,无杂散动态范围(SFDR)为73.44dB,有效位数(ENOB)为10.54bit.电源电压为1.2 V,整个模数转换器的总功耗为260mW.     

一种基于伪随机动态补偿的12位250 MS/s流水线ADC

提出了一种基于伪随机补偿技术的流水线模数转换器(ADC)子级电路.该子级电路能够对比较器失调和电容失配误差进行实时动态补偿.误差补偿采用伪随机序列控制比较器阵列中参考比较电压的方式实现.比较器的高低位被随机分配,以消除各比较器固有失调对量化精度的影响,同时子ADC输出的温度计码具有伪随机特性,可进一步消除MDAC电容失配误差对余量输出的影响.基于该子级电路设计了一种12位250 MS/s流水线ADC,电路采用0.18μm 1P5M1.8 V CMOS工艺实现,面积为2.5 mm2.测试结果表明,该ADC在全速采样条件下对20 MHz输入信号的信噪比(SNR)为69.92 dB,无杂散动态范围(SFDR)为81.17 dB,积分非线性误差(INL)为-0.4~+0.65 LSB,微分非线性误差(DNL)为-0.2~+0.15 LSB,功耗为320 mW.     

一种采用时间交织结构的低功耗Pipelined SAR模数转换器设计

设计了一款低功耗12bit 100MS/s流水线逐次逼近型模数转换器(Pipelined SAR ADC),提出了一种第二级子模数转换器时间交织的结构,改善了模数转换器的采样率;优化Pipelined SAR ADC前后级子ADC的位数关系,同时结合半增益运算放大器技术,降低了运放的设计难度,减小了运放的功耗.本设计是在TSMC65nm LP工艺下设计实现的,在电源电压为1.2V,采样率为100MS/s,输入信号为49.1MHz时,此ADC可达到69.44dB的信噪比(SNDR)和74.04dB的无杂散动态范围(SFDR),功耗为8.6mW.     

低功耗10 bit 40 MS/s流水线型ADC设计

为实现高速低功耗的模数转换,设计了一个工作电压为3.3 V,采样精度为10 bit,采样频率为40 MS/s,流水线结构的模数转换器(ADC).该ADC基于0.35μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,通过优化运算跨导放大器(OTA)和低失调动态比较器电流,提高了转换精度,降低了功耗.ADC采用差分输入输出电路,减小了系统噪声的影响.其信噪比为58.3 dB,有效位数为9.4 bit,核心电路面积为1.2 mm×0.8 mm,功耗小于30 mW.     

一种基于分段电容的低功耗SARADC设计

针对当前物联网技术对功耗的严格要求,设计了一种基于分段电容的低功耗SAR ADC电路.电路通过使用分离电容阵列来降低整个CDAC所需要的单位电容数和ADC的功耗.同时采用了分离电容校正技术来降低整体CDAC的非线性和失调校正技术来降低比较器电路的失调.在0.18,mm CMOS工艺下完成了一款10-bit 10-Msample/s的电路原型设计及相应的版图设计和验证工作,带有PAD的芯片整体面积为1,2mm.芯片后仿真结果表明:该转换器在校正情况下,4.89,MHz输入信号频率下信号噪声谐波比(SFDR)为61.43,dB,比不校正提高了54%,;有效位数达到9.90,bit,比不校正提高了3.7,bit;在1.8,V电源电压下功耗仅为255.61,mW.     

一种应用于高速高精度流水线ADC的差分参考电压源

介绍了一种应用于高速高精度流水线模数转换器的输出电压可调参考电压源.该参考电压源由电压产生电路和驱动电路组成,具有良好的灵活性,输出的差分参考电压的幅度差和共模电平可以通过输入基准电压和输出共模电压加以调整与控制,可以输出精度高,稳定性好的参考电压,已成功应用于14-bit 100 MS/s的流水线型模数转换器.该参考电压源采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS工艺实现,版图面积为511μm×440μm,功耗为36 mW.测试结果显示,在25.1 MHz的输入频率下,应用该参考电压源的14-bit 100 MS/s流水线ADC的信噪失真比为70.2 dB,无杂散动态范围为86.2 dB.     

用于微悬臂梁红外焦平面读出电路的片上ADC设计

设计了一种用于微悬臂梁红外焦平面读出电路的片上 ADC。该 ADC 采用流水线结构实现, 采用带溢出检测的多位第一级和后级功耗逐级缩减的方案优化系统功耗, 提高线性度。该设计采用 0.35 μm 的 CMOS 工艺流片验证。测试结果表明: 5V 电源电压、10M 采样率时电路总功耗为98 mW, 微分非线性和积分非线性分别为 -0.8/0. 836 LSB 和 - 0. 9 / 1. 6 LSB; 输入频率为 1 MHz 时, SFDR 和 SNDR 分别为82 和 67 dB。     

一种采用标准数字单元实现的5bit 100MS/s全数字闪烁型模数转换器

设计了一种全数字实现的5bit闪烁型模数转换器,该设计的核心思想是通过差分延时链对,将输入的差分模拟信号转换为延时信号,再经过锁存器得到与相应参考电压的比较结果.该数字比较器的参考电压内置于差分延时链对,无需从外部输入.采样保持电路的开关和保持电容也使用数字库中的合适器件代替.该模数转换器完全采用标准数字单元库中的单元搭建而成,与传统实现方法相比,在功耗、面积及设计复杂度上均有了较大程度的改善.电路采用TSMC 65nm工艺设计,核心面积为0.02mm2,在采样频率为100MS/s的情况下,后仿真功耗低达0.6mW,SFDR为37.89dB,ENOB为4.55bit.     

用于流水线ADC的无采样保持运放前端电路

为了降低流水线模数转换器功耗与提升输入信号范围，设计了一种无采样保持运放前端电路. 移除采样保持运放降低了功耗，并改进开关时序进一步降低电路功耗；同时改进传统开关电容比较器输入，使得模数转换器可达到0 ~ 3.3 V满电源电压的量化范围. 将设计的无采样保持运放前端电路应用在一款低功耗12位50 MS/s流水线模数转换器进行验证，采用0.18 μm 1P6M工艺进行流片，芯片面积为1.95 mm2. 测试结果表明：3.3 V电压下，采样率为50 MS/s、输入信号频率为5.03 MHz时，信噪失真比（SNDR）为64.67 dB，无杂散动态范围（SFDR）为72.9 dB，功耗为65 mW.     

基于GND采样技术的逐次逼近型模数转换器设计

针对柔性压阻式压力传感器输出信号数字化对功耗和面积的要求，设计了一款低功耗逐次逼近型（SAR）模数转换器（ADC）.电路采用了基于GND采样的单调开关切换方案降低DAC开关能耗，并使用了分段电容阵列，在进一步降低切换功耗的同时，还缩减了整体电路的面积开销.此外，电路还设计了两级预放大器来降低动态比较器的噪声和失调，采用动态元件匹配技术（DEM）来提高ADC的线性度.在 1P6M CMOS工艺下实现了该ADC的电路设计和版图绘制，芯片内核面积约，在1.8 V的电源电压下功耗为.流片测试结果显示：SAR ADC在250 kHz的采样率下以11 bit输出时，信噪失真比SNDR为65.0 dB，有效位数ENOB为10.51 bit.     

适用于双载波-正交频分复用超宽带系统的数据转换器设计

国家超宽带(UWB)标准采用了双载波-正交频分复用技术(DC-OFDM),此设计基于该标准的超宽带系统中用数据转换器,包括一个单片集成4通道650 MS/s 8 bit电流舵数模转换器(DAC)和一个单片集成4通道300 MS/s 6 bit折叠内插模数转换器(ADC),在印刷电路板(PCB)上实现集成.DAC设计着重考虑电流源的匹配,并且采用降摆幅电路提高动态性能,当输入频率为68 MHz时,单个子DAC无杂散动态范围(SFDR)可以达到51dB以上;ADC采用级间流水线开关降低放大器建立要求,采用有源内插进一步降低比较器失调影响,单个子ADC信噪失真比(SNDR)在整个奈奎斯特频带内都保持在32 dB以上.     

一种1.8 V 10/100 Mb/s以太网物理层发送电路

根据IEEE 802.3协议的指标要求,设计了一种采用0.18μm 1.8 V CMOS工艺的10/100 Mb/s以太网物理层发送电路.电路的实质是一个分辨率为5 bit,采样速率为125 MHz,上升下降时间为4 ns的电流驱动型数模转换器.芯片面积0.865 mm2,100 Mb/s时功耗为83.37 mW,10 Mb/s时功耗为109.6 mW.     

一种具有噪声整形功能的2 bit/cycle SAR ADC的设计

基于180nm CMOS工艺,设计了一种2 bit/cycle结构的8 bit、100 MS/s逐次逼近模数转换器（SAR ADC）. 采用两个DAC电容阵列SIG_DAC、REF_DAC实现了2 bit/cycle量化,其中SIG_DAC采用上极板采样大大减少了电容数目,分裂电容式结构和优化的异步SAR逻辑提高了ADC的转换速度. 应用一种噪声整形技术,有效提高了过采样时ADC的信噪失真比（SNDR）. 在1.8 V电源电压和100 MS/s采样率条件下,未加入噪声整形时,仿真得到ADC的SNDR为46.22 dB,加入噪声整形后,过采样率为10时,仿真得到的SNDR为57.49 dB,提高了11.27 dB,ADC的有效位数提高了约1.88 bit,达到9.26 bit.      

用于超宽带通信的低功耗4b 2GHz flash ADC

宽带信号的高速采集电路是超宽带(ultra-wideband,UWB)通信系统的基本单元,在满足高速采集要求的同时保持低功耗是设计的难题。该文通过改进全差分预放和高速比较器电路,设计了一个用于超宽带的4 b flash模数转换器(ADC),获得了2 GHz的采样速率,而功耗仅为38mW。基于和舰0.18μm CMOS工艺的仿真设计和流片测试结果表明,该ADC最大积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)指标分别为+0.31/-0.28 LSB和+0.53/-0.36LSB;采样率在600 MHz以内时非杂散动态范围(SFDR)大于38 dB。所设计的ADC核心面积小于0.14 mm2。     

用于超宽带通信的低功耗4b 2GHz flash ADC

宽带信号的高速采集电路是超宽带(ultra-wideband,UWB)通信系统的基本单元,在满足高速采集要求的同时保持低功耗是设计的难题。该文通过改进全差分预放和高速比较器电路,设计了一个用于超宽带的4b flash模数转换器(ADC),获得了2GHz的采样速率,而功耗仅为38mW。基于和舰0.18μm CMOS工艺的仿真设计和流片测试结果表明,该ADC最大积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)指标分别为+0.31/-0.28LSB和+0.53/-0.36LSB;采样率在600MHz以内时非杂散动态范围(SFDR)大于38dB。所设计的ADC核心面积小于0.14mm2。     

双通道高速高精度流水线模数转换电路的实现

为解决传统双通道构架仅适用于低速模拟数字转换电路(Analog-to-Digital Converter,简称ADC)的问题,通过取消数字校准电路,去除信号通道中用于数字校准开关的方式,采用台湾积体电路制造公司(TSMC)0.18μm CMOS工艺,用双通道流水线构架实现了高速高精度ADC,确保ADC达到12位信号转换精度的同时,信号转换速度达到了200 Ms/s.通过测试,该电路在模拟输入信号为10 MHz,差分振幅为1.25 V,电源电压为1.8 V,信号采样频率200 Ms/s条件下获得信噪失真比为64.7 d B,无杂散动态范围为86.3 d B,电路整体功耗为356 m W,测试结果证实该设计在降低模数转换电路设计难度的同时节省了功耗.     

一种实现末位校正的Pipelined ADC设计

设计了一个基于CSMC 0.5um 2P3M CMOS工艺的Pipelined ADC 。改进了末位量化的算法,通过对最低位的输出进行校正来消除误码,提高转换的精度。并优化设计了全电路的OTA模块,在增加一级单元的情况下,控制功耗为75mW。在3.3V电压供电的情况下,可以处理2V范围的输入电压,无杂散动态范围（SFDR）达到67.1dB。     

一种适用于802.11a/g无线局域网接收机的实时压扩开关电容模拟基带电路(英文)

由于采用正交频分复用(OFDM)技术,802.11 a/g无线局域网接收机的模拟基带电路需要克服12 dB峰均功率比(PAPR).本文设计了一种基于实时压扩方式的模拟基带电路,主要包括5阶开关电容低通滤波器和10-bit流水线模数转换器.滤波器的截止和时钟频率分别为10 MHz和100 MHz,模数转换器的采样时钟为25 MS/s.经滤波器压缩的信号直接经过模数转换器,同时信号扩展在后端数字域完成,无需采用模拟放大器恢复信息.因为动态范围扩了2 bit,基于压扩方式的模拟基带功耗大约为传统基带的四分之一.本设计采用1.2 VIBM CMOS工艺实现,设计功耗为75mW.     

低功耗33MHz采样频率,10比特流水线结构的模数转换器

介绍了一个 33MHz,10bit,3 3V流水线结构的模数转换器 (ADC) .该ADC采用了一种带预放大级的运算放大器和一种动态比较器来降低功耗 ;采用了电荷泵电路来提升时钟信号的电压 ;采用了一个恒跨导偏置电路 .本芯片在 0 35 μmCMOS工艺上实现 ,芯片面积为 1 2× 0 .4mm2 .芯片工作在 33MHz时功耗为 6 9 4mW ,采样 16MHz正弦信号时的信噪比 (SNDR)为 5 8 4dB .     

面向片上互连的低功耗CNRZ5 125 Gb/s高速SerDes发射机

为解决高性能CPU、GPU、AI等高端芯片的片上互联（D2D）带宽低、引脚效率不高的问题,设计了一款面向超短距离传输（USR）的低功耗、高引脚效率的125 Gb/s发射机。为提高引脚效率,该电路采用相关非归零编码（CNRZ）技术;为降低发射机功耗,采用一种预编码的电压模驱动（SST）技术;为解决传统电路两级2∶1 MUX功耗大的问题,采用CMOS的4∶1 MUX。该发射机采用CMOS 28 nm工艺设计,0.9 V电压供电。仿真结果表明,基于CNRZ技术的发射机工作在125 Gb/s时,输出信号最小眼宽可达0.41 UI（1 UI=40 ps）,系统功耗为1.1 pJ/bit,引脚效率由5 bit/10 wire提高到5 bit/6 wire。