【摘 要】
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在信息技术高速发展的今天,模数转换器作为信号处理的关键环节,发挥着不可或缺的重要作用。近年来,多种混合架构的模数转换器被提出。噪声整形SAR ADC作为一种混合架构,既保持了SAR ADC低功耗、结构简单的特点,又结合了Delta-Sigma ADC的噪声整形技术,能够在实现高精度的同时保持很高的能效,也更加兼容工艺的演进。CIFF型噪声整形SAR ADC因其结构简单而受到了广泛的关注,然而该结构
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在信息技术高速发展的今天,模数转换器作为信号处理的关键环节,发挥着不可或缺的重要作用。近年来,多种混合架构的模数转换器被提出。噪声整形SAR ADC作为一种混合架构,既保持了SAR ADC低功耗、结构简单的特点,又结合了Delta-Sigma ADC的噪声整形技术,能够在实现高精度的同时保持很高的能效,也更加兼容工艺的演进。CIFF型噪声整形SAR ADC因其结构简单而受到了广泛的关注,然而该结构使用了多路输入的比较器,不仅增加了比较器的功耗,也增大了输入噪声,限制了噪声整形的阶数,目前还没有一款CIFF型的三阶噪声整形SAR ADC。为此,本文提出了一种CIFF型的三阶噪声整形SAR ADC结构。主要研究内容如下:（1）针对现有CIFF型噪声整形SAR ADC中多路输入比较器的噪声问题,提出了一种三阶噪声整形SAR ADC结构,该结构使用电容堆叠的方式实现了输入信号与残余电压积分的相加,避免了多路输入比较器的噪声限制。（2）提出了一种非二进制权重的分段式DAC的设计方法,并对其设计公式进行了推导,使用设计公式设计了一款9位的DAC,DAC的单端输出电容仅为0.6p F。（3）使用MATLAB Simulink对所提出的ADC进行了建模和仿真,完成了电路的设计,并绘制了版图。本文基于SMIC 130nm工艺设计了一款5MS/s采样率的三阶噪声整形SAR ADC,并对电路进行了后仿真。仿真结果表明,在8倍过采样比的条件下,ADC的SNDR达到80.2d B,有效位数为13位,SFDR为86.8d B,ADC的整体功耗约为607μW。相比传统的SAR ADC,SNDR提高24d B。
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