12位50MS/s流水线模数转换器的分析与设计

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在数字信号处理广泛渗透入当代电子系统的背景下,数据转换器开始在整个系统中扮演越来越重要的角色。近年来,随着电子和通信理论的继续向前发展,以数字无线电为代表的新需求更成了数据转换器发展的直接推动力。   在接收端,数字无线电的关键在于需要一个模数转换器(ADC)完成射频信号往数字信号的转换,此时往往要求ADC同时具有足够的精度,速度与线性度。在各种结构的ADC中,流水线ADC通过逐级转换的操作方式,可以在较小的硬件开销下达到较高的精度(8-16位),同时由于工作速度只由单个流水级决定,其转换速率也相对较高(>10MS/s)。因此,流水线ADC在数字无线电平台上得到了广泛的应用。   基于这一背景,本文设计了一个可用于中频与基带数字化的12位50MS/s流水线ADC。论文首先讨论了流水线ADC的工作原理。其次,考察了各种非理想因素对流水线ADC的影响。再其次,分析了取消采样保持电路后流水线ADC可能出现的潜在问题,采用了一种适用于流水线ADC的无采样保持电路的前端结构。最后,介绍了整个ADC的电路和版图设计。本文的主要贡献在于改进了余量增益电路(MDAC)放大相期间运放输出响应特性的分析模型,并利用这一模型指出了运放的优化设计方法。   电路的仿真结果表明设计达到了预期的目的,这不仅验证了设计理论的正确性,而且还对进一步流片提供了有利的保障。  
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