設(shè)計(jì)了一種用于射頻系統(tǒng)的低功耗、中速中精度差分輸入逐次逼近型(SAR)A/D轉(zhuǎn)換器。采樣完成后采用下極板對(duì)接的邏輯算法,10位SAR A/D轉(zhuǎn)換器只需9位DAC即可滿足其精度要求。DAC陣列采用分段電容結(jié)構(gòu),節(jié)省了芯片面積。比較器采用前置運(yùn)算放大器加鎖存器的結(jié)構(gòu),達(dá)到了同時(shí)兼顧速度和精度的要求。該A/D轉(zhuǎn)換器芯片采用GSMC 0.13μm 1P7M CMOS工藝制造,其核心電路尺寸為500μm×360μm,采用1.2V的單電源供電。測(cè)試結(jié)果表明,當(dāng)采樣頻率為10MS/s,輸入信號(hào)頻率為2MHz時(shí),該SAR A/D轉(zhuǎn)換器達(dá)到8.45位的有效精度,總功耗為2.17mW;當(dāng)采樣頻率為5MS/s,輸入信號(hào)頻率為1MHz時(shí),該SAR A/D轉(zhuǎn)換器達(dá)到8.75位的有效精度,總功耗為2.07mW。 

【文章來源】：微電子學(xué). 2017年03期 第293-297頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖６比較器單元結(jié)構(gòu)框圖比較器單元的工作過程分為復(fù)位和比較兩個(gè)階

ｓ軟件設(shè)計(jì)綜合，采用Ｃａｄｅｎｃｅ軟件布局布線。３仿真與測(cè)試結(jié)果基于ＧＳＭＣ０．１３μｍ１Ｐ７Ｍ標(biāo)準(zhǔn)ＣＭＯＳ工藝，設(shè)計(jì)的ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器版圖如圖７所示。按照模擬電路與數(shù)字電路分開原則，將邏輯電路、開關(guān)、電容ＤＡＣ和比較器按順序依次擺放，以減小數(shù)字部分的干擾。將對(duì)環(huán)境敏感的比較器前置運(yùn)算放大器放在了保護(hù)環(huán)內(nèi)，有效地減小了外界干擾。芯片的核心電路尺寸為５００μｍ×３６０μｍ，芯片照片如圖８所示。圖７ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器版圖圖８ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器芯片照片使用ＣａｄｅｎｃｅＳｐｅｃｔｒｅ軟件對(duì)整個(gè)ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了仿真。輸入一個(gè)頻率為１．１０８４ＭＨｚ，幅度為２４９ｍＶ的正弦波信號(hào)。輸入一個(gè)周期為１６．６６ｎｓ的正弦波，由內(nèi)部電路驅(qū)動(dòng)為高頻方波信號(hào)，作為ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘。ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的前仿真結(jié)果如表１所示。仿真條件為：ＶＤＤ為１．２Ｖ，Ｔ為２７℃，ｆｉｎ為１．１０８４ＭＨｚ，ｆｓ為５ＭＳ／ｓ。表１ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器前仿真結(jié)果參數(shù)數(shù)值ＳＩＮＡＤ／ｄＢ６１．４６ＥＮＯＢ／ｂｉｔ９．８９ＳＦＤＲ／ｄＢ７６．３２ＤＮＬ／ＬＳＢ＋０．２５／－０．２５ＩＮＬ／ＬＳＢ＋０．１４／－０．１５ＰＡＬＬ／ｍＷ２．０７輸入一個(gè)頻率為１．１０８４ＭＨｚ，幅度為２４９ｍＶ的正弦波信號(hào)，對(duì)該Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的后仿真輸出采樣１０２４點(diǎn)，使用Ｍａｔｌａｂ軟件進(jìn)行ＦＦＴ分析，得到的ＦＦＴ結(jié)果

ｅｎｃｅ軟件布局布線。３仿真與測(cè)試結(jié)果基于ＧＳＭＣ０．１３μｍ１Ｐ７Ｍ標(biāo)準(zhǔn)ＣＭＯＳ工藝，設(shè)計(jì)的ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器版圖如圖７所示。按照模擬電路與數(shù)字電路分開原則，將邏輯電路、開關(guān)、電容ＤＡＣ和比較器按順序依次擺放，以減小數(shù)字部分的干擾。將對(duì)環(huán)境敏感的比較器前置運(yùn)算放大器放在了保護(hù)環(huán)內(nèi)，有效地減小了外界干擾。芯片的核心電路尺寸為５００μｍ×３６０μｍ，芯片照片如圖８所示。圖７ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器版圖圖８ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器芯片照片使用ＣａｄｅｎｃｅＳｐｅｃｔｒｅ軟件對(duì)整個(gè)ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了仿真。輸入一個(gè)頻率為１．１０８４ＭＨｚ，幅度為２４９ｍＶ的正弦波信號(hào)。輸入一個(gè)周期為１６．６６ｎｓ的正弦波，由內(nèi)部電路驅(qū)動(dòng)為高頻方波信號(hào)，作為ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘。ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的前仿真結(jié)果如表１所示。仿真條件為：ＶＤＤ為１．２Ｖ，Ｔ為２７℃，ｆｉｎ為１．１０８４ＭＨｚ，ｆｓ為５ＭＳ／ｓ。表１ＳＡＲＡ／Ｄ轉(zhuǎn)換器前仿真結(jié)果參數(shù)數(shù)值ＳＩＮＡＤ／ｄＢ６１．４６ＥＮＯＢ／ｂｉｔ９．８９ＳＦＤＲ／ｄＢ７６．３２ＤＮＬ／ＬＳＢ＋０．２５／－０．２５ＩＮＬ／ＬＳＢ＋０．１４／－０．１５ＰＡＬＬ／ｍＷ２．０７輸入一個(gè)頻率為１．１０８４ＭＨｚ，幅度為２４９ｍＶ的正弦波信號(hào)，對(duì)該Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的后仿真輸出采樣１０２４點(diǎn)，使用Ｍａｔｌａｂ軟件進(jìn)行ＦＦＴ分析，得到的ＦＦＴ結(jié)果如圖９所示。圖９后仿真結(jié)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種2.5V1-MS/s 12位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器[J]. 孫彤,李冬梅.  微電子學(xué). 2007(05)
[2]逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器綜述[J]. 孫彤,李冬梅.  微電子學(xué). 2007(04)

碩士論文
[1]植入式高能效SAR ADC的研究與設(shè)計(jì)[D]. 趙達(dá)勤.華南理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：2909342