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用于14位210 MS/s电荷域ADC的采样保持前端电路

陈珍海 魏敬和 钱宏文 于宗光 苏小波 薛颜 张鸿

陈珍海, 魏敬和, 钱宏文, 于宗光, 苏小波, 薛颜, 张鸿. 用于14位210 MS/s电荷域ADC的采样保持前端电路[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(3): 732-738. doi: 10.11999/JEIT180337
引用本文: 陈珍海, 魏敬和, 钱宏文, 于宗光, 苏小波, 薛颜, 张鸿. 用于14位210 MS/s电荷域ADC的采样保持前端电路[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(3): 732-738. doi: 10.11999/JEIT180337
Zhenhai CHEN, Jinghe WEI, Hongwen QIAN, Zongguang YU, Xiaobo SU, Yan XUE, Hong ZHANG. Sample and Hold Front-end Circuit for 14-bit 210 MS/s Charge-domain ADC[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(3): 732-738. doi: 10.11999/JEIT180337
Citation: Zhenhai CHEN, Jinghe WEI, Hongwen QIAN, Zongguang YU, Xiaobo SU, Yan XUE, Hong ZHANG. Sample and Hold Front-end Circuit for 14-bit 210 MS/s Charge-domain ADC[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(3): 732-738. doi: 10.11999/JEIT180337

用于14位210 MS/s电荷域ADC的采样保持前端电路

doi: 10.11999/JEIT180337
基金项目: 国家自然科学基金(61704161)
详细信息
    作者简介:

    陈珍海:男,1982年生,高级工程师,主要研究方向为高性能A/D及D/A转换器设计

    魏敬和:男,1970年生,教授级高级工程师,主要研究方向为SoC和高性能数模混合集成电路设计

    钱宏文:男,1975年生,教授级高级工程师,主要研究方向为高性能数模混合集成电路设计和应用

    于宗光:男,1964年生,教授,博士生导师,主要研究方向为高性能数模混合集成电路设计、射频电路设计、集成电路可靠性设计

    苏小波:男,1984年生,博士生,研究方向为高性能数模混合电路设计

    薛颜:男,1983年生,博士生,研究方向为高性能数模混合电路设计

    张鸿:男,1978年生,副教授,博士生导师,主要研究方向为高速高精度模数转换器、射频收发机模拟前端电路和植入式医疗芯片设计

    通讯作者:

    魏敬和 pume1975_cnjs@sina.com

  • 中图分类号: TN432

Sample and Hold Front-end Circuit for 14-bit 210 MS/s Charge-domain ADC

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61704161)
  • 摘要:

    该文提出一种用于电荷域流水线模数转换器(ADC)的高精度输入共模电平不敏感采样保持前端电路。该采样保持电路可对电荷域流水线ADC中由输入共模电平误差引起的共模电荷误差进行补偿。所提出的高精度输入共模电平不敏感采样保持电路被运用于一款14位210 MS/s电荷域ADC中,并在1P6M 0.18 μm CMOS工艺下实现。测试结果显示,该14位ADC电路在210 MS/s条件下对于30.1 MHz单音正弦输入信号得到的无杂散动态范围为85.4 dBc,信噪比为71.5 dBFS,而ADC内核功耗仅为205 mW,面积为3.2 mm2

  • 图  1  现有电荷域S&H电路结构

    图  2  新型电荷域S&H电路结构

    图  3  Replica控制BCT电路

    图  4  缓冲运放电路结构

    图  5  采样保持电路仿真波形

    图  6  14位210 MS/s电荷域ADC框图

    图  7  ADC芯片照片及实测曲线

    表  1  ADC性能对比

    技术指标精度
    (bit)
    采样
    (MS/s)
    SNR
    (dB)
    SFDR
    (dB)
    电源电压
    (V)
    工艺
    (nm)
    内核功耗
    (mW)
    内核面积
    (mm2)
    FOM(pJ/step)
    功耗/(${{2}^{{\rm{ENOB}}}} \cdot {\rm{f}}$clk)
    文献[4]1450064.892.71.8/3.31805502.5**0.71
    文献[5]14100069.086.01.2/2.56512005.00.55
    文献[15]1420068.588.51.818046022.5*1.07
    文献[16]1425068.594.71.81803003.60.57
    本文1421071.585.41.81802053.20.39
    注:*该ADC为时间交织结构;**该ADC采用SiGe BiCMOS工艺
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  • 李光祚, 默迪, 王宁, 等. 一种新的高重频宽带相干激光雷达系统研究[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(3): 525–531. doi: 10.11999/JEIT170479

    LI Guangzuo, MO Di, WANG Ning, et al. A novel coherent ladar system with high repetition frequency and wide bandwidth[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2018, 40(3): 525–531. doi: 10.11999/JEIT170479
    陈珍海, 于宗光, 李现坤, 等. 用于16 bit 100 MS/s ADC的高精度参考电压产生电路[J]. 西安电子科技大学学报(自然科学版), 2017, 44(3): 127–132. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2017.03.022

    CHEN Zhenhai, Yu Zongguang, LI Xiankun, et al. High precision voltage reference generator for 16-bit 100 MS/s ADC[J]. Journal of Xidian University, 2017, 44(3): 127–132. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2017.03.022
    杨贵德, 周渊平, 夏文龙. 协同信道空时优化MIMO无线传输系统[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(1): 102–107. doi: 10.11999/JEIT170321

    YANG Guide, ZHOU Yuanping, and XIA Wenlong. Cooperative channel MIMO wireless transmission system with space-time optimization[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2018, 40(1): 102–107. doi: 10.11999/JEIT170321
    MANAR E, LI XP, SHIGENOBU K, et al. A 90 dB SFDR 14-b 500 MS/s BiCMOS switched-current pipelined ADC[C]. IEEE Proceedings of International Solid-State Circuits Conference, San Francisco, USA, 2015: 286–287. doi: 10.1109/ISSCC.2015.7063038.
    ALI AMA, DINC H, BHORASKAR P, et al. A 14-b 1 GS/s RF sampling pipelined ADC with background calibration[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2014, 49(12): 2857–2867. doi: 10.1109/JSSC.2014.2361339
    ALI AMA, DINC H, BHORASKAR P, et al. A 14-bit 2.5 GS/s and 5 GS/s RF sampling ADC with background calibration and dither[C]. IEEE Proceedings of Symposium on VLSI Circuits, Honolulu, USA, 2016: 1–2. doi: 10.1109/VLSIC.2016.7573537.
    WU J F, CHOU A, LI T W, et al. A 4 GS/s 13b pipelined ADC with capacitor and amplifier sharing in 16 nm CMOS[C]. IEEE Proceedings of International Solid-State Circuits Conference, San Francisco, USA, 2016: 466–468. doi: 10.1109/ISSCC.2016.7418109.
    MICHAEL A, EDWARD K, JEFFREY K, et al. A process-scalable low-power charge-domain 13-bit pipeline ADC[C]. IEEE Proceedings of Symposium on VLSI Circuits, Honolulu, USA, 2008: 222–223. doi: 10.1109/VLSIC.2008.4586015.
    CHEN Z H, YU Z G, HUANG S R, et al. A PVT insensitive boosted charge transfer for high speed charge-domain pipelined ADCs[J]. IEICE Electronics Express, 2012, 9(6): 565–571. doi: 10.1587/elex.9.565
    CHEN Zhenhai, HUANG Songren, ZHANG Hong, et al. A 27-mW 10-bit 125-MSPS charge-domain pipelined ADC with PVT insensitive boosted charge transfer[J]. Journal of Semiconductors, 2013, 34(3): 035009. doi: 10.1088/1674-4926/34/3/035009
    陈珍海, 魏敬和, 苏小波, 等. 低功耗时间交织12位500 MS/s电荷域ADC[J]. 西安电子科技大学学报(自然科学版), 2017, 44(6): 119–126. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2017.06.020

    CHEN Zhenhai, WEI Jinghe, SU Xiaobo, et al. Low power time-interleaved 12 bit 500 MS/s charge domain ADC[J]. Journal of Xidian University, 2017, 44(6): 119–126. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2017.06.020
    HUANG Songren, ZHANG Hong, CHEN Zhenhai, et al. A 10-bit 250 MS/s charge-domain pipelined ADC with replica controlled PVT insensitive BCT circuit[J]. Journal of Semiconductors, 2015, 36(5): 055012. doi: 10.1088/1674-4926/36/5/055012
    陈珍海, 于宗光, 魏敬和, 等. 采用1.75 Gbps串行发送器的低功耗14位125 MSPS ADC[J]. 电子测量与仪器学报, 2017, 31(1): 132–138. doi: 10.13382/j.jemi.2017.01.019

    CHEN Zhenhai, YU Zongguang, WEI Jinghe, et al. Low power 14-bit 125 MSPS ADC with 1.75 Gbps serial transmitter[J]. Journal of Electronic Measurement and Instrument, 2017, 31(1): 132–138. doi: 10.13382/j.jemi.2017.01.019
    YU Zongguang, SU Xiaobo, CHEN Zhenhai, et al. A 12-bit 250-MS/s charge-domain pipelined analog-to-digital converter with feed-forward common-mode charge control[J]. Tsinghua Science and Technology, 2018, 23(1): 87–94. doi: 10.26599/TST.2018.9010030
    ZHANG Yiwen, CHEN Chixiao, YU Bei, et al. A 14-bit 200-MS/s time-interleaved ADC with sample-time error calibration[J]. Journal of Semiconductors, 2012, 33(10): 105010. doi: 10.1088/1674-4926/33/10/105010
    ZHENG X Q, WANG Z J, LI F L, et al. A 14-bit 250 MS/s IF sampling pipelined ADC in 180 nm CMOS process[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems-I: Regular Papers, 2016, 63(9): 1381–1392. doi: 10.1109/TCSI.2016.2580703
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-21
  • 修回日期:  2018-11-22
  • 网络出版日期:  2018-12-05
  • 刊出日期:  2019-03-01

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