基于SiGe BiCMOS工艺的超高速模数转换器关键技术的研究

摘要

随着计算机、通讯和多媒体技术的飞速发展，高速模数转换器(A/D Converter，简称ADC)广泛用于数字信号处理系统，大量数据需要通过ADC进行高速转换，这样就对ADC的速度提出了更高的要求。 本文基于台积电0.35μm SiGe BiCMOS制造工艺，设计了一种8位、1GS/S的A/D转换器，本设计采用了模拟开关二步式结构，它具有转换速度快，高分辨的特点，相对于传统二步式结构ADC而言，降低了设计和制作的难度。本文主要深入进行了下面的工作：设计了全差分输入并采用主从式锁存器结构的高速比较器，电路主要采用异质结晶体管(HBT)，充分发挥HBT的高速优势，采用了四输入差分结构，提高了比较器前置放大器的增益和带宽，比较器主从式的锁存器结构提高了对时钟的利用率；设计了具有高增益带宽的全HBT的跟踪/保持电路(THA)，全差分结构和高增益带宽输入预放确保了电路的速度和精度；采用两个伪MOS管的开关，防止了时钟馈通；设计了数字译码电路、编码电路和锁存器电路，并进行了部分版图设计。

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第一章绪论

1.1 SiGe技术简介

1.2 BiCMOS工艺技术及特点

1.3模数转换器简介

1.4论文的主要工作及组织结构

第二章模数转换器的基本原理

2.1 A/D转换器的历史

2.2 A/D转换器的原理及性能指标

2.3高速、高精度A/D转换器的典型结构

2.3.1快闪型A/D转换器

2.3.2两步快闪型A/D转换器

2.3.3流水线A/D转换器

2.3.4内插型A/D转换器

2.3.5折叠型A/D转换器

2.3.6 ∑-△ A/D转换器

2.4本章小结

第三章高速电压比较器

3.1 A/D转换器的总体结构设计

3.2高速电压比较器

3.2.1全差分输入级结构

3.2.2主从式锁存器结构

3.2.3比较器的电路及仿真

3.3本章小结

第四章A/D转换器的外围电路

4.1采样/保持电路

4.1.1采样定理

4.1.2采样保持电路的基本结构

4.1.3电荷注入和时钟馈通效应

4.1.4开环结构的BiCMOS高速THA

4.2模拟开关

4.2.1模拟开关基本原理和分类

4.2.2采用伪MOS管的CMOS开关

4.3电阻开关网络

4.4数字电路

4.4.1译码电路

4.4.2编码电路

4.4.3锁存器电路

4.5本章小结

第五章版图设计

5.1总体布局设计

5.2部分电路版图

第六章总结

致谢

参考文献

研究成果

附录