【摘 要】
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近年来,模/数转换器已经被广泛应用于通信、仪表、生物医学、图像传感等各个领域。随着科学技术的发展与进步,人们对模/数转换器的性能:速度、精度、面积、功耗等提出了更高的要求。逐次逼近型模/数转换器（SAR ADC）相比于流水线型模/数转换器（Pipelined ADC）及过采样型模/数转换器（Sigma-Delta）,在速度和精度上均有较好的表现,此外由于其工作原理以及结构较为简单,功耗较低,面积较
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近年来,模/数转换器已经被广泛应用于通信、仪表、生物医学、图像传感等各个领域。随着科学技术的发展与进步,人们对模/数转换器的性能:速度、精度、面积、功耗等提出了更高的要求。逐次逼近型模/数转换器（SAR ADC）相比于流水线型模/数转换器（Pipelined ADC）及过采样型模/数转换器（Sigma-Delta）,在速度和精度上均有较好的表现,此外由于其工作原理以及结构较为简单,功耗较低,面积较小等优点,目前已经在市场上占据较大份额,在仪器仪表,图像处理,数据采集中均有广泛应用。本文基于图像传感器应用需求,采用伪差分结构实现单端输入SAR ADC,对前一级驱动能力的要求大大减小。整体电路采用异步时序,提高了采样速度。采样电路摒弃了传统的MOS开关和CMOS开关,采用新型栅压自举技术,使得开关管栅源两端电压维持为电源电压的大小,开关的导通电阻（Ron）保持为一恒定值,大幅度提升采样网络的线性度。比较器采用轨对轨输入,前置运放与动态锁存器组合的架构,DAC电容阵列采用MIM电容,单位电容值为6.25f F。此外,为了追求更小的版图面积,还采用分段式电容阵列。逐次逼近寄存器采用真单相时钟（TSPC）D触发器设计,TSPC可应用于较高速场合,且结构比较简单。逻辑控制模块产生各个模块所需要的控制信号,主要作用是控制电容阵列下极板的接法。本文主要基于Cadence软件平台,采用0.18μm 1P4M CMOS工艺对SAR ADC进行设计。通过快速傅里叶变换,得到仿真结果:当采样频率为20MHz,SAR ADC动态性能为SFDR=76.34d B,THD=-76.15d B,SNR=73.85d B,SINAD=71.84d B,ENOB=11.64Bit。
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