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随着计算机、通讯和多媒体技术的飞速发展,高新技术领域的数字化进程不断加快,这对模数转换器(Analog-to-Digital,简称ADC或A/D)提出了更高的要求。为了适应这些要求,当前A/D转换电路的主流正朝着高速、高分辨率和低功耗的方向发展。特别是在医学图像、雷达、示波器、硬盘驱动读取信道、无线通信等应用领域,对A/D转换电路的速度要求越来越高。本文主要是研究和设计基于CMOS工艺的高速、合适分辨率的模数转换电路,研究所得结论如下:(1)设计了新型的4位全并行模数转换电路,最高采样率达5GHz。主要从以下几个方面来改进和设计:采用无采样/保持电路的全并行ADC结构;整个电路用单个时钟控制,使比较电路与解码电路都工作在流水线的工作方式下,转换速度大大提高;采用低摆幅输入输出信号、全差分的输入输出方式和低摆幅的时钟控制,提高了ADC的转换速度和信噪比;在比较电路中使用了电感技术和多级级联方式,提高了比较器的转换速度并降低了转换的误码率;解码电路采用基于电流模式逻辑门电路的解码方式,先将温度计码转换成格林码,再将格林码转换成二进制码,进一步提高转换速度和降低误码率。(2)设计了新型的6位内插式全并行模数转换电路,最高采样率达4GHz。对(1)所设计的4位全并行ADC进行改进,采用了内插技术,提出了新的内插方式:电阻内插与有源内插级联的两级内插方式使内插因子达到8,这种内插方式进一步降低了内插放大器和内插电阻的数量,且对内插放大器的线性范围要求降低。两个模数转换电路的仿真结果表明,4位ADC最高采样速率达5GHz,积分非线性和微分非线性误差分别小于0.255LSB和0.171LSB,在100MHz的正弦输入信号下,有效比特数达3.74bits,功耗小于65mW。6位ADC最高采样速率达4GHz,积分非线性和微分非线性误差分别小于0.243LSB和0.124LSB,在100MHz的正弦输入信号下,有效比特数达5.02bits,功耗小于220mW。