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采样保持电路(THC)位于高速模数转换器(ADC)的最前端,是高速ADC的核心模块之一。THC的作用是将外界输入的连续变化模拟信号瞬时值转换为离散信号并保持一定的时间以供后级电路进行量化和编码操作,它所能实现的精度和采样率决定了整个ADC可以达到的最高分辨率和最快转换速率,因此THC的性能对整个ADC性能的影响是决定性的。由于软件无线电、高频通信技术以及雷达等技术的推动,ADC在向着高速方向发展,这使得研究高性能THC也成为至关重要的一项工作。本文阐述了THC在高速高精度折叠插值ADC中的应用背景,分析了各种THC架构的优缺点,从速度和精度两方面讨论了THC性能提升的关切点,指明对于10位精度、1.6GSps采样率指标的折叠插值ADC,基于开环双通道时间交织结构设计的THC可以保证电路的可实现性与可靠性。本文重点分析了开环THC精度的限制因素,探讨了一些抑制电路非理想因素的办法,对模拟通路上各模块都提出了相应的线性度提升方法,比如：高线性度栅压自举开关、源极退化技术以及虚拟开关吸收电荷注入等技术。最终完成了包括高性能采样开关、输入/输出缓冲器、复位脉冲产生电路以及正／负压电荷泵在内的总体THC电路设计。引入了主控时钟技术用于缓解两个时间交织通道的采样时刻失配问题；采用带冗余结构的源跟随器设计两通道共享的输入缓冲器,使其带宽达到5.6GHz,无杂散动态范围(SFDR)超过77dB；采用全NMOS晶体管实现的全差分单级运放作为第二级缓冲器,基于共用偏置技术实现了其输出共模电压的稳定；基于高效率的交叉耦合电荷泵基本拓扑设计正压电荷泵、负压电荷泵以及复位脉冲产生电路。本文在Cadence Spectre环境下基于0.18μm CMOS工艺设计和仿真电路,采用2V单电源供电。仿真结果表明,在1.6GSps的奈奎斯特采样率下,采用相干采样,负载电容为600fF,输入800mVpp的正弦波,信号与噪声失真比(SNDR)达到72.3dB,有效位数(ENOB)超过11.7位,达到了10位1.6GSpsADC对于前端THC的性能要求。