一种高速流水线型模数转换器的设计与实现

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1、上海交通大学硕士学位论文一种高速流水线型模数转换器的设计与实现摘要基于通讯系统对高速高精度模数转换器的需求,本文完成了一个1.8伏电源电压12比特80MHz采样率的流水线型模数转换器的设计。模数转换器采用每级1.5位结构，一共11级流水线。另外电路的子模块设计具有如下特点：采用了电容翻转式的采样保持电路从而获取高速的前端采样；设计了栅压自举开关提高了采样的线性度；针对低电源电压环境设计了高增益的两级式运算放大器；采用动态比较器以降低每级的功耗；采用两相不交叠时钟提高了电路时钟周期的利用率。同时，在电路的设计中参考使用了多种降低功耗的方法。芯片采用TSMC0.18

2、µm，混合信号1P6MCMOS工艺，电源电压为1.8V。整个系统中的每一个模块都通过了功能仿真，达到了所需要的性能指标。整体仿真表明在80MHz采样频率5MHz的模拟输入时，SFDR能够达到105.7dB，SNDR能达到71.6dB。有效位数为11.6位，核心电路功率为118mW。关键词：流水线模数转换器，采样保持，栅压自举开关，两级运放，余量增益电路上海交通大学硕士学位论文DESIGNANDREALIZATIONOFHIGHSPEEDPIPELINEADCABSTRACTBasedontherequirementsofcommunicationsystemwi

3、ththeoriesandapplicationofhighspeedandhighresolutionADC,theoptimumstructureofa1.8V12bit80MspsPipelineCMOSADCisobtained.ThepipelineADChaselevenstagesandeachstagehas1.5bitdigitaloutput.Thecircuitincludesamodifiedsample-and-holdcircuitattheinputoftheADCthatmakesthecircuitmuchfaster.Aboo

4、tstrappedswitchisdesignedtobetterthelinearityandahighgaintwo-stageop-ampisusedtomeettheneedsofdesign.Dynamiccomparatorisalsousedtolowerthepowerdissipation.Thewholecircuitiscontrolledbyatwo-phasenon-overlappingclock.Meanwhile,afewmethodsareusedtolowerthepowerdissipation.TheADC’sdesign

5、isbasedontheTSMC0.18µm,mixedsignal1P6Mprocess,whichprovidesMIMcapacitor.Everymoduleofthecircuithas上海交通大学硕士学位论文beensimulatedandmeetstheneedsofourdesign.Thesimulationresultshowsthatwithasamplerateof80MHzandanaloginputsignalof5MHz,theSFDRreaches105.7dBandtheSNDRreaches71.6dB.TheENOBis11

6、.6bitandthepowerdissipationis118mW.KEYWORDS:PipelineADC,Sample-and-hole,Bootstrappedswitch,two-stageop-amp,MDAC上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：许洁皓日期：2009年

7、3月15日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。√（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：许洁皓指导教师签名：戴庆元日期：2009年3月15日日期：2009年3月15日上海交通大学硕士学位论文第一章绪论1.1概述目前，随着集成电路制造工艺的发

8、展，电路的集成度越来越好