一種基于每周期兩位轉換的流水線逐次逼近ADC

何沁

摘要：隨著半導體制造工藝的革新與芯片供電電壓的下降，高性能的模數轉換器設計面臨新的挑戰。傳統的逐次逼近SAR模數轉換器與流水線Pipelined模數轉化器難以實現高轉化速率、高精度與低功耗的性能指標，常常需要犧牲某個指標來滿足其他要求。針對傳統模數轉換器電路結構在精度、轉換速率以及功耗方面的不足之處，提出了一種基于每周期兩位轉化的流水線逐次逼近12位5兆的ADC，采用兩級流水線結構，第二級采用每周期兩位量化的SAR模數轉換器實現，可以充分利用輸入電壓幅值較小的特點，實現整體電路性能的優化，最終可在5兆的采樣速度下達到前仿11.63位的有效位數。

關鍵詞：逐次逼近SAR；模數轉換器；流水線Pipelined；模數轉化器；每周期兩位轉換

0 引言

近年來，計算機、通信和多媒體技術飛速發展，全球高新領域的數字化程度不斷加深，在許多電子系統中都需要用到模數轉換器來將電壓、電流等模擬信號轉化為數字編碼后再進行處理，以利用大規模數字集成電路強大的數據處理能力。

隨著半導體制造工藝的革新與芯片供電電壓的下降，高性能的模數轉換器設計面臨新的挑戰。文獻[1]中表明傳統的逐次逼近SAR模數轉換器與流水線Pipelined模數轉化器難以實現高轉化速率、高精度和低功耗的性能指標，常常需要犧牲某個指標來滿足其他要求。

傳統的SAR模數轉換器由比較器、數模轉化器和數字控制邏輯組成[2]。數字控制邏輯根據比較器的輸出結果依次決定輸出編碼每一位的值。……