【摘 要】
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随着数字集成电路的飞速发展,越来越多的模拟集成电路向数字方向靠拢,但其中,作为连接模拟信号与数字信号的桥梁,模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)仍然是通信系
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随着数字集成电路的飞速发展,越来越多的模拟集成电路向数字方向靠拢,但其中,作为连接模拟信号与数字信号的桥梁,模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)仍然是通信系统中不可或缺的部分。相较于其他类型的ADC,逐次逼近寄存器型(Successive Approximation Register,SAR)ADC具有结构简单、尺寸小、功耗低等特点,仍然是业界和学术界研究的热点。本文基于65nm CMOS工艺设计了一款10位10MSps的SAR ADC。本文选择差分结构的SAR ADC,与传统SAR ADC结构相比,具有输入范围大和抗噪声的优点;分析了传统栅压自举开关的结构,提出了利用传输门结构代替MOS管反馈输入信号来提升栅压自举开关的线性度;分析了动态比较器的结构,提出了降低共享节点电压的方法来提升比较器的速度;分析了电容型数模转换器(Digital to Analog converter,DAC)电路,采用二段桥接电容结构来减小单位电容的数量,并采用分裂电容思想将大电容分为小电容独立控制以获取较短的建立时间。本文基于65nm CMOS工艺完成电路和版图设计,提取寄生参数并对电路进行了整体性能的仿真。在10MSps采样速率下,输入信号接近奈奎斯特频率附近时,前仿结果表明设计SAR ADC的有效位数、信噪失真比和无杂散动态范围分别达到9.84bits、60.97d B和73.02d B,同时ADC的功耗开销为35.64μW,Fo M值为3.92f J/conv.step;后仿结果表明所设计SAR ADC的有效位数、信噪失真比和无杂散动态范围分别达到8.70bits、54.12d B和65.73d B,同时ADC的功耗开销为104.27μW,Fo M值为25.27 f J/conv.step。
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