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1、一种10位，5MHz流水线型ADC的设计与分析程梦璋，景为平+（南通大学，江苏省专用集成电路重点'丈验室汀苏南通226007）【摘要】设计和分析了一种具有2位分辨率，5MHz采样频率流水线式模数转换器。该模数转换器采用8级1.5位和最后一级2位的子模数转换器结构。除了最后一级之外，每一级子模数转换器都具有基本相同的电路，可以大大的简化模数转换器的设计和节省时间。电路设计主要包括一种开关采样差分折叠式共源共栅增益级、包括两个时钟控制动态比较器组成的两位模数转换器、两位数模转换器。由于采用了电容下极板采样、全差分和开关栅电压自举，有效的消除了开关管的电荷注入效应、时钟馈通效应引起

2、的采样信号的误差、提高了模数转换器的线性度、信噪比、转换精度和速度。该转换器的设计是在0.6,umCMOS工艺下实现，转换器在采样频率为5MHz时功耗为70mW,采样500KHz正弦波信号的SFDR为80dBo关键词流水线；采样/保持电路；折叠式；信噪比中图分类号TN402文献标识码ATheDesignandAnalysisofA10-bit^5MS/sPipelinedADCChengMengzhang,JingWeiping+(NaiHongUniversity.JiangsuProvinceKeyLabofASICDesign.Jiangsu,Nantong,22600

3、7)AbstractA10-bit5MHzpipelinedADCwasdesigned.Itwascomposedofeightstageswith1.5-b让perstageanda2-bitstageaslaststage.Exceptoflaststage,allstagesarealmostsame,thereforewhichcanbeusedtosimplethedesignofADCandsavedesigningperiod・Thekeycircuitdesignincludes:aswitchsample/holddifferentialfoldedcom

4、monsource,commongateopamp,atwo-bitADCandatwo-bitDAC.Thecapacitancebottomplatesamplingtechnique,thefullydifferentialstructureandthebootstrappedswitchtechniqueareemployed,whichcouldcancelthechargeinjectionerrorofswitchMOSFET;decreasetheareaofchipandeliminatetheeffectofclockfeed-through,improv

5、ethelinearity.SNR,resolutionandspeedoftheADC・TheADChavebeensimulatedin0.6MmCMOSprocess,theinputfrequencyofsinewaveis500KHz;thesamplefrequencyis5MHz,thepowerconsumptionis70mWandtheSFDRofADCis65dB.KeywordsPipeline;Sample/HoldCircuit;FoldedCascode;SignaltoNoiseRatio近年来，高性能的模数转换器的研究主要集中在快闪型、折叠插

6、入型、逐次逼近型、工一△型和流水线型模数转换器。在这五种结构中，快闪型的速度最快，但其硬件的要求与转换器的位数（即精度）呈指数关系，很难实现8位以上的模数转换器；折叠插入型的速度略低于快闪型，且具有较高的精度和较低的功耗，但其芯片的面积也很大；逐次逼近型可实现低功耗，但其转换速度只能在1MHz以下，难以实现高速的要求；△型可以实现很高的分辨率，但仅限于中低速工作；流水线型在实现较高精度的同时，仍可以保持较高的速度和较低的功耗，可以在速度、精度、功耗和芯片面积之间达到最好的折衷，非常适合于单元系统集成和便携式电子设备的应用。本文基于0.6MmCMOS工艺，设计了一种10位分辨率

7、，5MHz采样频率流水线型模数转换器。该转换器的基本电路设计主要包括两倍增益差分采样保持电路；两位模数转换器；两位数模转换器。110位流水线型A/D转换器的结构本文实现的10位精度A/D转换器，是采用典型的每级1.5位分辨率的九级流水线结构山刀，其基本结构如图1所示。其中：前八级采用基本相同的1.5位子级；第九级是一个两位的子级。每级流水线单元由一个2位子模数转换器、一个2位子数模转换器和一个二倍放大倍数的增益级组成。1.5位是指有效输出为1位，冗余位为0.5。每一级的输入模拟信号经两位的子A/D转换器