随着集成电路工艺的持续发展和器件特征尺寸的持续减小,未来的电子系统将是系统级芯片(SOC)的应用,即一个混合信号系统。需要将数字电路和模拟电路集成到一块硅片上,以降低成本、功耗、缩减体积和减少印刷电路板数据总线的辐射噪声。混合信号系统中的一个关键部分是模数转换器(ADC),作为模拟和数字电路的接口电路,模数转换器对整个系统的设计非常重要。 本文研究了当今比较流行的流水线型(Pipeline)ADC,分析了ADC的主要性能参数,并对一些常用的结构进行分析比较。介绍了ADC中一些重要的模块电路:采样保持电路、比较器和运算放大器。在此基础上详细地分析了流水线型ADC,从设计思想、基本原理开始,分析流水线型ADC的结构特点以及它的误差特性,并给出了设计中的参数确定等一些考虑。 在以上的理论指导下,基于Smic 0.13 Mixed Signal,3.3V的工艺,进行了电路设计。首先利用Simulink对整个系统进行仿真,以确保算法的正确性,然后进行单元块电路的设计。重点进行比较器和运算放大器的设计。设计目标是1.5bit每级结构的10bit高速、低功耗流水线型ADC。由于此结构对比较器的失调要求不是很严格,所以选择动态比较器以降低功耗。仿真结果显示,动态比较器的静态功耗极低,运放的开环直流增益为86dB,增益带宽积为14.5MHz,功耗为6.7mW。