论文部分内容阅读
近年来,随着数字信号处理技术的飞速发展,大大加快了高新科技领域的数字化进程。模数转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC)作为模拟信号与数字信号转换的接口电路,在软件无线电、无线传感网络等领域的应用越来越广泛,并已经成为制约现代电子系统性能提升的瓶颈之一。在查阅大量电流模式ADC电路文献的基础上,通过对电流模式ADC基本结构的分析和比较。由于流水线结构ADC能较好地折中转换速度、转换精度与硬件开销之间的矛盾;此外,电流模式流水线结构ADC能够直接转换模拟电流信号,无需通过电流电压转换级。鉴于此,本文重点针对电流模式流水线ADC的核心单元—电流采样保持电路和电流比较器进行研究和设计,结合单元电路的工作原理以及各项性能指标,所做的主要创新工作如下:(1)提出了一个新颖结构的电流采样保持电路。采样保持电路基于电流控制的第二代电流传输器(CCCII)模块,该模块能实现X端寄生电阻的可控调节;采用CMOS传输门开关,改善了开关导通电阻的非线性特性并较好地抑制了电荷注入效应;在400MHz的采样频率下能实现较高的采样精度,适合电流模式流水线ADC前端高速采样保持的应用。本文提出的电路和最近发表的采样保持电路相比,在性能指标上具有一定的优势。(2)提出了一个适用电流模式流水线ADC的电流比较器电路。该比较器输入级采用改进型的威尔逊电流镜结构,不仅能完整地实现输入电流和基准比较电流差值运算的功能,而且还能产生负反馈的调节机制,使得电流比较器具有响应时间短、输入阻抗低的优点。中间级采用三级阻值负载放大组态,加快了小差值电流输入时的量化比较,高速地完成了电流模式流水线ADC电流信号的量化过程。本文提出的比较器电路与最近发表的电流比较器电路相比,在输入阻抗和响应时间指标上具有一定的优势。基于TSMC0.18μm标准CMOS工艺参数,在HSPICE模拟软件下,对适用于电流模式流水线ADC的电流采样保持电路和电流比较器进行了验证。仿真结果表明:本文提出的两个单元电路较好地满足电流模式流水线ADC的应用要求。