一种12位4 MS/s异步SAR ADC
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作者单位:

(湘潭大学 物理与光电工程学院, 湖南 湘潭, 411105; 微光电与系统集成湖南省工程实验室, 湖南 湘潭, 411105)

作者简介:

李 彬(1989-),男(汉族),湖南岳阳人,硕士研究生,研究方向为模拟集成电路设计。 谢 亮(1983-),男(汉族),湖南郴州人,博士,研究方向为ASIC设计、ADC、红外传感等。通信作者,E-mail: xieliang_007@163.com。一种12位4 MS/s异步SAR ADC李 彬, 周梦嵘, 谢 亮, 金湘亮(湘潭大学 物理与光电工程学院, 湖南 湘潭, 411105; 微光电与系统集成湖南省工程实验室, 湖南 湘潭, 411105)摘 要: 设计了一种12位4 MS/s的异步逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。采用一种既能节省开关动态功耗又能减小电容面积的开关切换策略,与传统结构相比,开关动态切换功耗节省了95%,电容总面积减小了75%。为了避免使用高频时钟,采用了异步控制逻辑,采样开关采用栅压自举开关以便提高ADC的线性度,动态锁存比较器的使用减小了静态功耗,片上集成了电压参考电路和相关驱动电路。基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,在1.8 V电源电压和4 MS/s转换速率条件下,经后仿真得到ADC的信号噪声失真比SNDR为70.2 dB,功耗仅为0.9 mW,品质因素FOM为109 fJ/conversion-step。 关键词: 逐次逼近型; 模数转换器; 异步 中图分类号:TN432;TN79+2文献标识码: A

通讯作者:

中图分类号:

TN432;TN79+2

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(61274043);国家自然科学基金重点项目(61233010);湖南省自然科学杰出青年基金资助项目(2015JJ1014)


A 12-Bit 4 MS/s Asynchronous SAR ADC
Author:
Affiliation:

(School of Physics and Optoelectronics, Xiangtan University, Xiangtan, Hunan 411105, P. R. China; Hunan Engineering Lab. for Microelec., Optoelec. and System on a Chip,Xiangtan, Hunan 411105, P. R. China)

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    摘要:

    设计了一种12位4 MS/s的异步逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。采用一种既能节省开关动态功耗又能减小电容面积的开关切换策略,与传统结构相比,开关动态切换功耗节省了95%,电容总面积减小了75%。为了避免使用高频时钟,采用了异步控制逻辑,采样开关采用栅压自举开关以便提高ADC的线性度,动态锁存比较器的使用减小了静态功耗,片上集成了电压参考电路和相关驱动电路。基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,在1.8 V电源电压和4 MS/s转换速率条件下,经后仿真得到ADC的信号噪声失真比SNDR为70.2 dB,功耗仅为0.9 mW,品质因素FOM为109 fJ/conversion-step。

    Abstract:

    A 12-bit 4 MS/s successive approximation register (SAR) analog-to-digital converter (ADC) using an energy-and area-efficient switching procedure was presented. The proposed ADC could save 95% switching energy and achieve a 4× reduction in total capacitance's area in comparison with the conventional SAR ADC. The ADC used an asynchronous control logic to avoid the use of high frequency clock, and a dynamic latch comparator was used to minimize the quiescent power dissipation. Gate voltage bootstrapped switch was used to improve the ADC's linearity. An integrated voltage reference and a buffer were employed. The proposed ADC had been simulated in the SMIC 0.18 μm CMOS technology. The post simulation results showed that, the ADC achieved a SNDR of 70.2 dB while dissipating 0.9 mW and resulting in a figure-of-merit(FOM) of 109 fJ/conversion-step at a 1.8-V supply and 4 MS/s.

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  • 收稿日期:2015-10-08
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  • 在线发布日期: 2017-03-10
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