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用于14位210 MS/s电荷域ADC的4.5位子级电路

薛颜 于宗光 陈珍海 魏敬和 钱宏文

薛颜, 于宗光, 陈珍海, 魏敬和, 钱宏文. 用于14位210 MS/s电荷域ADC的4.5位子级电路[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(9): 2312-2318. doi: 10.11999/JEIT190592
引用本文: 薛颜, 于宗光, 陈珍海, 魏敬和, 钱宏文. 用于14位210 MS/s电荷域ADC的4.5位子级电路[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(9): 2312-2318. doi: 10.11999/JEIT190592
Yan XUE, Zongguang YU, Zhenhai CHEN, Jinghe WEI, Hongwen QIAN. 4.5 bit Sub-stage Circuit for 14 bit 210 MS/s Charge-domain ADC[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(9): 2312-2318. doi: 10.11999/JEIT190592
Citation: Yan XUE, Zongguang YU, Zhenhai CHEN, Jinghe WEI, Hongwen QIAN. 4.5 bit Sub-stage Circuit for 14 bit 210 MS/s Charge-domain ADC[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(9): 2312-2318. doi: 10.11999/JEIT190592

用于14位210 MS/s电荷域ADC的4.5位子级电路

doi: 10.11999/JEIT190592
详细信息
    作者简介:

    薛颜:男,1983年生,工程师,研究方向为物理电子学

    于宗光:男,1964年生,教授,研究方向为微电子学

    陈珍海:男,1982年生,高级工程师,研究方向为微电子学与固体电子学

    魏敬和:男,1970年生,研究员,研究方向为集成电路设计

    钱宏文:男,1975年生,研究员,研究方向为集成电路应用

    通讯作者:

    于宗光 yuzg58@163.com

  • 中图分类号: TN47

4.5 bit Sub-stage Circuit for 14 bit 210 MS/s Charge-domain ADC

  • 摘要: 该文提出了一种用于高速高精度电荷域流水线模数转换器(ADC)的电荷域4.5位前端子级电路。该4.5位子级电路使用增强型电荷传输(BCT)电路替代传统开关电容技术流水线ADC中的高增益带宽积运放来实现电荷信号传输和余量处理,从而实现超低功耗。所提4.5位子级电路被运用于一款14位210 MS/s电荷域ADC中作为前端第1级子级电路,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, ADC内核面积为3.2 mm2,功耗仅为205 mW。
  • 图  1  电荷域4.5位每级子级结构

    图  2  镜像控制BCT电路结构

    图  3  高速动态电荷比较器电路结构

    图  4  4.5位子级电路仿真曲线

    图  5  14位210 MS/s电荷域ADC框图及芯片照片

    图  6  ADC实测FFT结果

    表  1  本电路部分关键实测数据

    测试电路精度(bit)输入信号(MHz)采样率(MS/s)温度(°C)SNR(dB)SFDR(dB)内核电流(mA)内核功耗(mW)
    电路11430.1210–4068.380.2109197
    2571. 585.4114205
    8571.383.6119214
    电路21430.1210–4068.179.8108194
    2571.485.2113203
    8571.183.2117211
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    表  2  ADC性能对比

    技术指标精度
    (bit)
    采样率
    (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/
    (2ENOB·fclk)
    文献[4]1450064.892.71.8/3.31805502.5*0.71
    文献[5]14100069861.2/2.565120050.55
    文献[14]1420068.588.51.818046022.5**1.07
    文献[15]1425068.594.71.81803003.60.57
    本文1421071.585.41.81802053.20.39
    注:*采用SiGe BiCMOS工艺;**采用时间交织结构。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-06
  • 修回日期:  2020-08-06
  • 网络出版日期:  2020-08-12
  • 刊出日期:  2020-09-27

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