【摘 要】
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现代通讯系统的发展持续不断地推动着模数转换器(ADC)向高速、高精度、高无杂散动态范围(SFDR)以及低功耗的方向发展。流水线型模数转换器以其优越的性能成为高速、高精度模
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现代通讯系统的发展持续不断地推动着模数转换器(ADC)向高速、高精度、高无杂散动态范围(SFDR)以及低功耗的方向发展。流水线型模数转换器以其优越的性能成为高速、高精度模数转换器的主流,其中采样/保持电路作为前置模块对模数转换器的性能有着决定性影响,它的设计也是整个模数转换器电路设计工作中极其重要的一个环节。随着对模数转换器要求的提高,也要求其前端的采样/保持电路具有高速、高精度、高无杂散动态范围(SFDR)、低功耗的性能。本论文首先对采样保持电路的研究动态、发展方向、基本理论做了综述,然后在对流水线模数转换器和采样/保持电路之间的关系,以及采样/保持电路常用结构的介绍、分析的基础上,设计了一款用于14位80MS/s流水线模数转换器的采样/保持电路。该电路的结构为基于AB类缓冲器的全差分开环结构,包括输入缓冲器、采样电容、输出缓冲器以及控制时钟发生电路四个模块。在采样/保持电路中设计了钳位电路来消除采样/保持电路在保持模式下的信号馈通;在保持电容之前增加带宽限制电阻限制噪声带宽,提高了信噪失真比和有效精度;择优选取保持电容和偏置电流的大小以及晶体管的尺寸和类型,改善采样/保持电路的性能。电路设计完成后,进行了采样/保持电路的版图设计。在Cadence环境下基于Zarlink 0.6um互补双极工艺模型,采用Spectre对电路进行了模拟仿真。仿真结果表明,在5V电源电压下,当输入频率为39.9609MHz、幅度为1V的正弦波,采样频率为80MHz时,该采样/保持电路的建立时间为1.55ns,无杂散动态范围(SFDR)92.81 dB,信噪失真比(SNDR)92.28dB,有效精度(ENOB)15位,功耗39.76mW。结果显示设计的采样/保持电路完全满足ADC的系统要求。
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