基于终端电容复用开关策略的11位逐次逼近型ADC的研究与设计

摘要

逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)因其功耗低、面积小等特点,长期以来获得了广泛的应用。近年来,随着CMOS器件特征尺寸的不断减小和速度的提高,SAR ADC己可实现高达12位的精度和10MS／s或更高的转换速率,有望在医疗电子产品例如植入式芯片等低功耗高精度微型化的集成电路系统中获得广泛应用。因此,低功耗SAR ADC的设计技术日益受到关注。
　　 论文提出了一种11位5MS／s的低功耗SAR ADC的设计,采用电荷再分配型DAC、动态比较器、异步时钟控制和寄存器电路实现。其特点是在对现有的开关切换策略进行对比的基础上,分析了开关切换策略对DAC动态功耗和非线性参数INL／DNL的影响,提出了一种终端电容复用的开关切换策略,从而大幅度优化了电荷再分配型DAC模块的动态功耗和面积。系统采用异步时钟控制,避免使用高频时钟产生器,同时采用片外可调电阻调节控制信号延时,使得ADC可以在多种转换速率下工作并充分利用转换相位的时间,降低对比较器速度的要求。
　　 系统采用SMIC0.18um混合信号工艺设计完成并付诸流片,仿真结果表明SNDR为55.1dB,SFDR为68.38dB,功耗为0.236mW,验证了本文提出的开关切换策略。