超高速ADC芯片设计及测试方法研究

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1、摘要摘要随着数字信号处理技术和高速数据处理技术的发展，模数转换器作为连接模拟世界和数字系统的接口，其作用越来越明显；‘同时通讯系统、高速数据读取设备等方面的迅速发展也对模数转换器的速度提出越来越高的要求。研究超高速模数转换器对高速信号处理、高速数据处理等相关领域具有重大意义。本文首先从模数转换基本原理和各种结构的对比入手，系统介绍了模数转换器的功能和相关技术指标特性，对比了国内外相关领域发展现状，提出基于CMOS工艺，利用全并行结构实现超高速ADC电路及其关键技术指标。本文对超高速ADC中各个单元电路进行研究，在高速比较器电路方

2、面，发现并提出高速比较电路中的门限限速效应，并给出解决方法。门限限速效应的解决可以在提高比较器速度的同时降低功耗，这为最终实现超高速ADC并减小整体功耗提供基础。为实现高速时钟驱动电路以及降低时钟驱动电路功耗，提出一种单相传输、双相输出的可调双相时钟树电路。通过对输入端的电平调节，能够修正工艺偏差和单相传输带来的占空比失真的影响，进而为相关电路提供有效的高速双相时钟驱动。在编码电路方面，首先对各种主要的编码方式进行介绍，着重在误差、功耗和规模等方面研究对比了格雷码和二进制两种编码方式；为实现高速编码电路，提出一种二迸制分段编码与

3、逻辑转换相结合的电路，利用分段编码与逻辑转换技术可以在保留二进制编码优势的基础上减小寄生参数对高速编码的不利影响，进而实现超高速条件下的二进制编码。在分压电阻网络、高速采样保持电路、火花码消除技术方面，本文也做了一定研究，利用这些研究成果，在SMIC0．18“mCMOS工艺下，设计了采样率2GSps，精度6bits的全并行模数转换器。本文对超高速模数转换器的测试方法进行了研究，利用不同的测试仪器和测试方法对超高速模数转换器电路进行了实际测试。在仪器性能指标不满足芯片测试要求的条件下，提出包括抽样测试、多通道多电平测试的多种解决方

4、案，并在实际测试中验证了这些方法的有效性。2GSps6bits超高速ADC实际测试结果表明，该ADC最高转换速度可达2．2GSps，最小量化精度10InV，在最高转换速度下，有效位最高可达5．7bits，电路总功耗310mw。为进一步实现更高速高精度的高性能ADC，本文在眦0．35“mBiCMOS工艺下对超东南大学博士学位论文高速比较器进行了研究，利用偏置开关复用技术完成最高速度为20GHz的比较器设计；基于已完成的ADC设计和两步式结构，研究了数字纠错原理并分析了纠错范围，为今后实现高性能ADC打下一定基础。本文对超高速ADC

5、电路原理，具体电路模块，整体框架，测试细节等方面展开研究，进行具体设计并给出实际测试结果，形成关于超高速ADC一套完整的研究一设计一测试流程，为今后在相关领域的迸一步研究奠定基础。目前国内尚无超过该速度具有实测结果的ADC设计相关报道。关键词：模数转换器、全并行、超高速、比较器、时钟树、分段编码、测试、多通道多电平、偏置开关复用、数字纠错ⅡAbs廿act一一。——————————————-——————————————————————————————————————一AbstractWitll也edevelopmentof廿leD

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