基于CMOS工艺流水线型模数转换器采样保持电路设计

采样保持电路作为流水线模数转换器中的重要单元一直是高速高分辨率模数转换器研究设计者十分关注的内容.文章介绍了基于CMOS 0.6μm工艺的流水线模数转换器前端采样保持电路以及运放电路的设计仿真.该电路采用电容下极板采样、折叠式共源共栅技术,有效地消除了开关管的电荷注入效应、时钟馈通效应引起的采样信号的误差,提高了采样电路的线性度,节省了芯片面积,降低了功耗.     

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.     

一种应用于数字电源的模数转换器的设计

设计了一种应用于数字电源控制器的模数转换器,和传统的模数转换器不同,该模数转换器采用两步转换的结构,功耗低,面积小.通过模数转换器与数字脉宽调制器共用延迟锁定环,面积和功耗进一步降低;通过在斜波信号发生器中使用电流舵技术,提高了斜波信号发生器的线性度;通过数字逻辑的优化设计,解决了时间数字转换中两步量化同步和匹配的问题.该模数转换器采样频率为1MS/s,目标有效位为8bit.芯片在SMIC0.13μm CMOS工艺下流片,功耗为60μW,面积为0.03mm2,有效位达到6.5bit.     

高速高精度模数转换器的数字后台校准算法

研究了模数转换器(ADC)的数字后台校准技术,提出了一种针对2.5 b/级高速高精度流水线ADC的数字后台校准算法.在2.5b/级电容翻转式余量增益电路(MDAC)中注入与输入信号相关的抖动信号,提取MDAC中由于电容失配和放大器增益有限性造成的非线性误差,并在最终的数字输出端对这些误差进行校准.文中提出的数字后台校准算法具有电路实现简单、不中断ADC正常工作、适合高速高精度流水线ADC等优点,能有效地降低电容失配和放大器有限增益等非理想因素对流水线ADC精度的影响.仿真结果表明,经校准后的ADC信号噪声失真比可从63.3dB提高到78.7dB,无杂散动态范围由63.9 dB提高到91.8 dB.     

基于VHDL的正弦波发生器设计

传统的用分立元件或通用数字电路元件设计电子线路的方法设计周期长,花费大,可移植性差.本文以正弦波发生器为例,利用EDA技术设计电路,侧重叙述了用VHDL来完成直接数字合成器(DDS)的设计,DDS由相位累加器和正弦ROM查找表两个功能块组成,其中ROM查找表由兆功能模块LPM_ROM来实现.     

嵌入式高速低功耗ROM设计研究

提出了一种改进的单相钟控的并联型ROM电路 ,该结构缩小了位线的电压摆幅 ,使电路速度提高 ,功耗降低 ,周边接口规整 ,连接方便 ,特别适合作为嵌入式ROM集成于片上系统 (SOC)中 .用 0 6 μmCMOS标准工艺设计了 1k× 2 8bitROM ,并嵌入微处理器芯片设计中 .模拟和流片结果表明 ,该ROM的读取时间小于等于 12ns ,功耗约为 0 82mW /MHz ,面积为 (0 6 4× 0 6 3)mm2 .     

一种全数字正交发射机中数字前端电路的设计

本文设计了一种应用于全数字正交发射机的数字前端电路(DFE).DFE主要由I/Q 2路插值倍数为24的高速升采样数字滤波器构成,将基带带宽为20MHz的信号从100MHz升采样至2.4GHz,同时能够有效滤除镜像信号.其中第1级滤波器采用转置结构实现,并通过对过渡带的优化而将滤波器阶数从41降低至18.后3级半带滤波器则通过结构的变换,巧妙地将插值与滤波器过程结合起来,降低了部分单元的工作频率,优化了功耗;另外,在高频部分,为了满足时序要求,对关键路径进行流水线处理,并使用低阈值管提高工作频率.此外,在DFE中还增加了低功耗的串行外设接口(SPI)可配置的预失真查找表,从而实现数字预失真(DPD)的功能,并通过对称性将查找表存储量优化17×17.DFE的总体版图面积为0.34mm2,包括时钟分频模块在内的总功耗估算为34.8mW,其中数字预失真表部分的功耗为3.5mW.仿真结果表明,本文带有预失真查找表的DFE能够将发射机的误差矢量幅度(EVM)从31.6%降低至3.26%.     

流水线模数转换器中高速低功耗开环余量放大器的设计

为了降低流水线模数转换器(ADC)中余量放大器的功耗并提高其速度,提出了一种新的开环余量放大器结构及其增益控制方法.该放大器采用简单差动对结构,并使用放大器的复制电路和一个差动差值放大器来控制主放大器输入对管的跨导,以稳定开环余量放大器的增益.所提出的放大器结构可以工作在低电源电压下,而且不需要共模反馈电路,与采用共源共栅结构和共模反馈的开环放大器相比,功耗更低,响应速度更快.仿真结果表明,所提开环余量放大器的功耗仅为5.5mW,在满幅度阶跃输入的情况下,输出建立时间小于3ns.将该开环余量放大器应用到采用数字校准的流水线ADC中,实现了采样率为4×107s-1的12位模数转换.     

可用于HDTV解码器的基于ROM查找表的IDCT电路大规模集成电路实现

介绍了采用基于ROM查找表的全数字反离散余弦变换(IDCT)电路的算法原理及其并行架构的大规模集成电路实现.首先将二维IDCT转换为两个一维IDCT变换,根据蝶形算法进一步转换为矩阵的乘加运算.通过将连续输入的一个块的奇列或偶列的4个数据进行数据位重排,即将4个数据中相同的位组合在一起,则可用一个ROM查找表实现不同位的乘加运算.避免了硬件上的乘法器开销,具有很高的实现效率并节省硬件资源面积,因此可用于HDTV的实时解码器中,有助于降低电路的功耗.该电路已用于已开发的MPEG-2 MP@HL高清解码芯片,采用0.18μmCMOS工艺成功进行了流片.     

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.