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折叠插值A/D转换器由于采用折叠技术和插值技术,在实现超高速高精度A/D转换器领域具有良好的潜力,但是由于折叠插值A/D转换器采用全开环结构,工艺失配引入的失调失配误差会严重限制超高速采样时的精度性能。国内外研究人员提出并采用各种校准技术来消除失调失配误差对折叠插值A/D转换器性能的影响。其中前台校准技术简单高效、设计复杂度小,在提升折叠插值A/D转换器性能方面具有重要研究意义和应用价值,.本文将重点研究。本文首先介绍了折叠插值A/D转换器的工作原理,针对10bits、1GSps的设计指标,采用了两通道时间交织六级流水线级联的折叠插值架构,在此基础上对通道内和通道间存在的失调失配、增益误差等非理想因素进行了分析和建模。其次研究了基于电流舵DAC的前台校准技术,设计了前台校准流程和误差补偿控制算法,从而达到校准预放大器输出失调、第二级和第三级折叠器输入对管失调和尾电流源失配,以及保证参考电压范围精确的目的。最后设计了折叠插值A/D转换器前台校准关键电路,包括用于产生校准参考电压信号的前台校准向量DAC电路、校准预放大器输出失调的电流舵DAC电路。其中电流舵DAC电路采用“5+2”分段式结构,即高5位采用温度计码控制单位电流源,低2位采用二进制码控制加权电流源,该结构保证精度的同时减小了电路消耗的面积。另外,还设计了带隙基准电压源和电流偏置产生电路。本文基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,利用Cadence Spectre软件完成了电路设计和仿真验证。仿真结果表明,所设计的误差补偿控制算法可以使校准后的输出信号不断逼近校准参考电压信号,实现了误差校准,有效地消除了折叠插值A/D转换器的失调误差;所设计的前台校准向量DAC分辨率达到7.92bits,其产生的校准参考电压信号的个数满足了前三级折叠器需要校准的过零点数目要求;校准预放大器输出失调的电流舵DAC校准电路单个台阶造成的过零点偏移为0.544mV,满足了 A/D转换器精度指标所要求的补偿精度,补偿范围为70.169mV,满足了补偿范围要大于模拟量化通路中可能出现的最大失调误差的要求;所设计的带隙基准电压源电路温度系数为14.01ppm/℃,直流PSRR为78.66dB,达到了设计要求。