一种低功耗10位流水线结构的CMOS A/D转换器的设计

本文设计了一种可满足视频速度应用的低电压低功耗10位流水线结构的CMOS A/D转换器.该转换器由9个低功耗运算放大器和19个比较器组成,采用1.5位/级共9级流水线结构,级间增益为2并带有数字校正逻辑.为了提高其抗噪声能力及降低二阶谐波失真,该A/D转换器采用了全差分结构.全芯片模拟结果表明,在3V工作电压下,以20MHz的速度对2MHz的输入信号进行采样时,其信噪失调比达到53dB,功率消耗为28.7mW.最后,基于0.6μm CMOS工艺得到该A/D转换器核的芯片面积为1.55mm2.     

流水线A/D转换器最新研究进展

基于运算跨导放大器(OTA)和开关电容的流水线A/D转换器(ADC)需要使用高增益大带宽OTA来保证其速度和精度.在纳米级CMOS工艺条件下,高性能OTA的设计和实现更加困难,功耗更大,成为基于OTA的流水线A/D转换器提高速度和精度的瓶颈.介绍了流水线ADC的基本原理,阐述了基于OTA和开关电容的流水线ADC的实现技术、性能瓶颈及其在纳米级CMOS工艺条件下实现的主要限制,综述了国际上针对基于OTA和开关电容的流水线ADC的各种限制所提出的几种最新设计技术及其研究进展.     

低功耗10位30MS/s流水线A/D转换器

基于0.18μm CMOS混合信号工艺,设计了一个低功耗10位30 MS/s流水线A/D转换器.通过优化各级采样电容和运放(0TA)偏置电流,以及使用动态比较器,大大降低了整体功耗.采用增益自举开关,以减少开关非线性;引入数字校正技术,以提高转换精度.当采样时钟频率为32 MHz、输入信号频率为16 MHz时,信噪失真比(SNDR)为59 Db,无杂散动态范围(SFDR)为71 Db.AD(:核心电路版图面积为0.64 mm2,功耗仅为32 Mw.     

12位1O MS/s CMOS流水线A/D转换器的设计

文中介绍了一种六级12位10Msample/sCMOS流水线A／D转换器的设计。该设计方案采用了双差分动态比较器结构,保证了处理模拟信号的精度与速度;采用冗余编码技术,进行数字误差校正,减小了多种误差敏感性,避免了由于余量电压超限而导致的失码,并降低了采样／保持电路和D/A转换电路的设计难度。     

一种新颖的OTA结构的数模转换器

介绍了一种新颖结构的数模转换器，此转换器的设计核心是采用跨导运算技术，由CMOS运算跨导放大器（OTA）构成。此D／A转换器以模拟电流作为主要信号变量，以跨导运算放大器取代电压运算放大器，以基于OTA的有源元件取代部分无源元件，通过改变OTA的偏置电流，从而改变其互导增益gm和电压放大器增益Au，更适合于IC的集成。采用9个OTA构成一个8位的加法电路，8个OTA的互导增益gm对应8位的数字信号，8个MOS管作为开关运用由8位的数字信号控制，从而实现数字信号到模拟信号的转换。     

10位100 MHz CMOS流水线A/D转换器

介绍了一种10位100 MS/s流水线A/D转换器的设计方法,采用增益提升技术,实现了增益为100 dB和单位增益带宽为1.2 GHz的高性能跨导运算放大器.改进了系统的延时单元,能够准确地锁存输出信号,减少噪声的影响.仿真结果表明,整个系统的有效位数提高了0.5位.整个系统基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺进行仿真,结果表明,整个电路的各个工艺角在温度为-20℃～85℃下均能满足100 MHZ采样率流水线A/D转换器的要求.     

用D/A转换器实现高精度可编程增益放大器

实际应用中，常常需要一个增益可软件编程的放大器（PGA），用来将不同幅度的模拟输入信号放大到某个特定范围，便于A／D转换器进行采样，或者将给定信号放大一个由软件设定的增益后输出。但可供选用的现成的可编程增益放大器并不多见，需要采用其它方法来实现，通常有两种方法：l）运放十模拟开关十电阻网络；2）运放十数字电位器。其中，前一种方法利用模拟开关切换电阻反馈网络，从而改变放大电路的闭环增益。此种方法所需元器件较多，电路庞大，而且精度受到限制。第二种方案采用固态数字电位器来控制放大电路的增益，线路较为简单。…     

用于威尔金森A/D转换器的高速高精度比较器

提出了一种用于威尔金森(Wilkinson) A/D转换器(ADC)的高速高精度比较器的设计方法.该比较器由三级预放大器和一级输出放大器组成,采用开环结构和多级级联的形式,以满足增益和速度的要求.为了消除失调电压对电路的影响,采用输出失调消除技术进行失调电压校正.采用3.3 V TSMC 0.18 μm CMOS工艺完成电路设计.Spectre仿真结果表明,在1 MHz最高采样频率下,该比较器的分辨率达到0.4 mV,传输延迟小于20 ns,满足12位Wilkinson ADC的要求.     

A/D转换器中的CMOS自稳零电压比较器的设计

本文介绍了一种CMOS自稳零电压比较器的设计。该比较器具有高精度,高灵敏度和较快的速度,其工艺条件及参数与数字电路兼容。文章通过电路设计特点说明其工作原理。对其中的差值电路的设计,特别是放大器的设计,作了具体分析。该比较器完全满足了CM0808八位A/D转换器的要求。     

10位逐次逼近型A/D转换器的芯片设计

介绍了一种10位、3M sample/s逐次逼近型A/D转换器的设计,描述了具有可变时钟电路结构的有效工作方式.该模数转换器在0.6 μ m双多晶硅、双金属层CMOS工艺上实现,芯片总面积为3.2mm2.转换器采用单5V电源供电,功耗仅为3 5mW.     

高分辨率流水线A/D转换器采样电容优化研究

讨论了流水线A／D转换器的工作原理，定量分析了开关电容增益块中最重要的两个热噪声源：采样开关和放大器的热噪声。以此为基础，提出了使功耗最小化的采样电容选择方法，以及在简单模型下的取值。在对A／D转换器进行功耗优化时，分析结果对选择采样电容和每级分辨率具有指导意义。     

高精度低功耗Sigma-Delta调制器的设计

设计了一种应用于音频和传感领域的高精度低功耗的Sigma-Delta调制器。该调制器采用四阶单环一位的CRFF结构,通过开关电容型全差分电路的使用,减小了偶次谐波、衬底以及电源噪声,以及斩波技术的使用,降低了直流失调和低频噪声,达到了提高精度和降低功耗的目的。本设计采用Global foundries 0.18 μm CMOS工艺,电源电压为1.8 V,过采样率为128,采样时钟频率为5.12 MHz。仿真结果表明,该调制器信噪比达100.2 dB,整个调制器的功耗仅为380 μW。     

高速二阶∑-△A/D调制器的设计

文章对二阶Σ-ΔA/D调制器的原理、系统性能及稳定性进行了分析,给出噪声传递函数和信噪比。并根据实际的器件参数和设计准则,应用CMOS开关电容和高速模拟电路技术,用0.6μm工艺实现了一个高速二阶Σ-Δ调制器。     

一个用于12位40-MS/s低功耗流水线ADC的MDAC电路设计

文中设计了一个用于12位40MHz采样率低功耗流水线ADC的MDAC电路.通过对运放的分时复用,使得一个电路模块实现了两级MDAC功能,达到降低整个ADC功耗的目的.通过对MDAC结构的改进,使得该模块可以达到12bit精度的要求.通过优化辅助运放的带宽,使得高增益运放能够快速稳定.本设计在TSMC0.35μmmixsignal3.3V工艺下实现,在40MHz采样频率下,以奈奎斯特采样频率满幅(Vpp=2V)信号输入,其SINAD为73dB,ENOB为11.90bit,SFDR为89dB.整个电路消耗的动态功耗为9mW.     

A Low Power Dissipation Technique for a Low Voltage OTA

This paper proposes a novel low power dissipation technique for a low voltage OTA. A conventional low power OTA with a class AB input stage is not suitable for a low voltage operation (±1.5 V supply voltages), because it uses composite transistors (referred to CMOS pair) which has a large threshold voltage. On the other hand, the tail-current type OTA needs a large tail-current value to obtain a sufficient input range at the expense of power dissipation. Therefore, the conventional tail-current type OTA has a trade-off between the input range and the power dissipation to the tail-current value. The trade-off can be eliminated by the proposed technique. The technique exploits negative feedback control including a current amplifier and a minimum current selecting circuit. The proposed technique was used on Wang's OTA to create another OTA, named Low Power Wang's OTA. Also, SPICE simulations are used to verify the efficiency of Low Power Wang's OTA. Although the static power of Low Power Wang's OTA is 122 W, it has a sufficient input range, whereas conventional Wang's OTA needs 703 W to obtain a sufficient input range. However, we can say that as the input signal gets larger, the power of Low Power Wang's OTA becomes larger.     

用于12 bit 40 MS/s低功耗流水线ADC的采样保持电路

设计了一个可降低12 bit 40 MHz采样率流水线ADC功耗的采样保持电路。通过对运放的分时复用,使得一个电路模块既实现了采样保持功能,又实现了MDAC功能,达到了降低整个ADC功耗的目的。通过对传统栅压自举开关改进,减少了电路的非线性失真。通过优化辅助运放的带宽,使得高增益运放能够快速稳定。本设计在TSMC0.35μm mix signal 3.3 V工艺下实现,在40 MHz采样频率,输入信号为奈奎斯特频率时,其动态范围(SFDR)为85 dB,信噪比(SNDR)为72 dB,有效位数(ENOB)为11.6 bit,整个电路消耗的动态功耗为14 mW。     

Novel Design for High Speed and Resolution Delta-sigma A/D Converter

The delta-sigma converter is one of the high speed and resolution analog-to-digital modulators. Its implementation needs the low oversampling technique and the multi-bit D/A converter. The noise induced by the multi-bit D/A converter becomes one of the key factors deteriorating the signal-to-noise rate of the delta- sigma A/D converter. A novel structure with signal unity transfunction, dynamic element matching（DEM） and noise-shaping is discussed. The method is investigated to design converter based on the proposed structure. The behavior simulation indicates that the structure and the design method are feasible.     

一种高速低功耗10位逐次逼近模数转换器设计

通过分析并优化逐次逼近模数转换器(SAR ADC)的工作时序,设计并实现了一种高速、低功耗、具有误差补偿的10位100 MS/s A/D转换器。该芯片采用TSMC 0.13 μm CMOS工艺进行设计。后仿真结果表明,在1.2 V电源电压、20.3125 MHz输入信号频率、100 MHz采样频率下,模数转换器的无杂散动态范围(SFDR)为68.1 dB,有效位数(ENOB)达到9.41位,整体功耗为0.865 mW,FoM值为15 fJ/conv。芯片核心电路面积为(0.02×0.02) mm²。     

高性能A/D转换器校准技术研究进展

A/D转换器(ADC)的校准技术是提高高性能ADC转换精度的必要手段,它分为模拟校准技术和数字校准技术。数字校准技术较之模拟校准技术更为有效和更具灵活性。数字校准技术是在数字域进行错误代码计算,减轻了对模拟电路的精度要求。在主流制造工艺小尺寸化的趋势之下,许多创新的校准技术得到发展,并广泛应用于包括射频直接采样ADC在内的高速高精度ADC中。本文在分析最新的高速高精度ADC中采用的主要校准技术的基础上,重点研究了几种高采样率高精度ADC所采用的校准技术,侧重分析了数字校准技术。     

一种低功耗2D DCT/IDCT处理器设计

设计了一种低功耗的2D DCT/IDCT处理器。为了降低功耗,设计基于行列分解的结构,采用了Loeffler的DCT/IDCT快速算法,并使用了零输入旁路、门控时钟、截断处理等技术,在满足设计需求的基础上降低了系统的功耗。常系数乘法器是该处理器的一个重要部件,文中基于并行乘法器结构设计了一种新型的低功耗常系数乘法器,它采用了CSD编码、Wallace Tree乘法算法,结合采用了截断处理、变数校正的优化技术,使得2D DCT/IDCT处理器整体性能有较大提高。设计的时钟频率为100 MHz,可以满足MPEG2 MP@HL实时解码的应用。采用SMIC0.18μm工艺进行综合,该2D DCT/IDCT处理器的面积为341 212μm2,功耗为14.971 mW。通过与其他结构的2DDCT/IDCT处理器设计分析与比较,在满足MPEG2 MP@HL实时解码应用的同时,实现了较低的功耗。