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一种1.9V供电、8位3.0GSPS A/D转换器设计

作者:杨松 王宗民 张铁良 蔡伟 何斌时间:2013-11-07来源:电子产品世界收藏

  模拟开关

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/185193.htm

  良好的模拟输入开关是一个超高速实现优异性能的基础,因此在转换器的设计中,一个高带宽、低失真的模拟开关是必不可少的。要使开关具有低失真特性,最基本的思想就是使得开关的栅源电压与输入信号无关,并尽可能地消除体效应的影响。本文设计的模拟开关电路结构如图3所示。

  图3中,N1、N2、P1、P2、P6、P7、N9等晶体管组成了低失真、NMOS开关;其它部分用于控制开关的开启与关断;V1、V2是直流偏置电压。电路的工作过程如下:当时钟CLK1为高电平时,节点①为低电平,适当的V1、V2偏置使得P9、P10、N11均导通,所以节点④被偏置到Vdd电位,P8管导通,使得节点③的电位近似为2Vdd,从而P7和N9导通,并为N1和P1通路提供偏置电流,开关N2导通,最终N2的栅源电压等于N1和P1的开启电压之和。反之,当时钟CLK1为低电平时,节点④被电容N10自举到接近2Vdd的电位,由于节点⑦的电位也近似为2Vdd,故P8截至,同时节点②为低电位,N4管导通,最终使得节点⑥为低电平,NMOS开关N2关断。

  高速混合型

  模数转换器通过才能产生最后的输出码,需要数量较多的。比较器会为模数转换器带来延迟、精度、功耗、输入电压范围、输入阻抗以及芯片面积等诸多方面的影响。比较器的性能,特别是速度和精度,会直接决定模数转换器所能够实现的性能。

  在高速的设计中,一般都采用动态锁存再生比较器。动态锁存比较器内部包含一个交叉耦合的正反馈回路,从而能够大大地提高比较器的速度。同时由于动态比较器在复位过程中,电路中没有直流通路,所以相对静态比较器,其静态功耗大大减小。这种结构的不足之处是在复位状态和再生状态之间还存在一个过渡状态,用于完成共源节点电位的建立,会影响比较器的再生速度。在再生状态时,比较器电路中会有很大的动态电流,会产生比较大的动态误差。由于本设计前级电路的增益足够大,能够使得比较器自身的失调电压被忽略。因此,在进行比较器的设计时,可放宽对于失调电压的要求,着重提高比较器的再生速度。

  本文所设计的比较器如图4所示。CLK为高电平时,M13、M16、M20、M23开启,再生级的N2、N3会被复位到相同的电位。而由于M17被一个预设的直流电平偏置,这时节点N1仍会维持在一个较高的电位。当CLK为低电平时, M13、M16、M20、M23均关闭,比较器工作在再生状态。前级电路的输入VINN、VINP通过M14、M15输入到锁存再生级。M11和M12构成了一组正反馈,正反馈使得N1、N2的输出电位被分离成一组不平衡的输出(一端为高接近VDD,一端为低接近GND)。这一组非平衡的输出经过输出锁存级进一步的调整后,产生最终的比较器输出信号。

  与传统的动态锁存式比较器相比,增加了一个由预设直流电平偏置的管子M17,M17会在比较器的工作过程之中一直稳定地提供一个恒定的静态电流,从而大大提高了比较器的再生速度,完全满足本文转换器设计对于比较器速度的要求。

比较器相关文章:比较器工作原理




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