高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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
    下载: 导出CSV

    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。
    下载: 导出CSV
  • 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, 魏敬和, 钱宏文, 等. 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

    CHEN Zhenhai, WEI Jinghe, QIAN Hongwen, et al. 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
    景国彬, 孙光才, 邢孟道, 等. 一种新的步进频MIMO-SAR带宽合成的处理方法[J]. 西安电子科技大学学报: 自然科学版, 2018, 45(2): 148–153, 159. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2018.02.025

    JING Guobin, SUN Guangcai, XING Mengdao, et al. Novel two-step method of bandwidth synthesis for SF-MIMO-SAR[J]. Journal of Xidian University, 2018, 45(2): 148–153, 159. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2018.02.025
    EL-CHAMMAS M, LI Xiaopeng, KIMURA S, et al. 15.8 90 dB-SFDR 14b 500 MS/s BiCMOS switched-current pipelined ADC[C]. 2015 IEEE International Solid-State Circuits Conference, San Francisco, USA, 2015: 286–287. doi: 10.1109/ISSCC.2015.7063038.
    ALI A M A, DINC H, BHORASKAR P, et al. A 14 Bit 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 A M A, 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]. 2016 IEEE Symposium on VLSI Circuits, Honolulu, USA, 2016: 1–2. doi: 10.1109/VLSIC.2016.7573537.
    WU Jiangfeng, CHOU A, LI Tianwei, et al. 26.7 A 4 GS/s 13b pipelined ADC with capacitor and amplifier sharing in 16 nm CMOS[C]. 2016 IEEE International Solid-State Circuits Conference, San Francisco, USA, 2016: 466–468. doi: 10.1109/ISSCC.2016.7418109.
    ANTHONY M, KOHLER E, KURTZE J, et al. A process-scalable low-power charge-domain 13-bit pipeline ADC[C]. 2008 IEEE Symposium on VLSI Circuits, Honolulu, USA, 2008: 222–223. doi: 10.1109/VLSIC.2008.4586015.
    CHEN Zhenhai, YU Zongguang, HUANG Songren, 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 a PVT insensitive boosted charge transfer circuit[J]. Journal of Semiconductors, 2013, 34(3): 035009. doi: 10.1088/1674-4926/34/3/035009
    HUANG Songren, ZHANG Hong, CHEN Zhenhai, et al. A 10-bit 250 MSPS 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
    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
    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): 109–115, 137. 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): 109–115, 137. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2017.06.020
    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 Xuqiang, WANG Zhijun, LI Fule, 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
  • 加载中
图(6) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  1176
  • HTML全文浏览量:  701
  • PDF下载量:  51
  • 被引次数: 0
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

目录

    /

    返回文章
    返回