一种带有比较器交错的 2-bit/cycle高速 SAR ADC
CSTR:
作者:
作者单位:

(1.桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室,广西桂林 541004;2.玉林师范学院计算机科学与工程学院,广西玉林 537000)

作者简介:

费秘(2000.),男(汉族),四川南充人,硕士,硕士研究生,研究方向为模拟集成电路设计。岳宏卫(1967.),男(汉族),广西贺州人,研究员,博士,研究方向为微波器件及超导电子学器件。韦善于(1998.),男(壮族),广西来宾人,硕士,助教,研究方向为集成电路设计。通信作者。

通讯作者:

中图分类号:

TN792

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(12064003);广西自然科学基金资助项目(2021JJA170081)


A High-Speed 2-bit/cycle SAR ADC with Interleaved Comparator
Author:
Affiliation:

(1. Guangxi Key Laboratory of Precision Navigation Technology and Application,Guilin University of Electronic Technology,Guilin,Guangxi 541004,P. R. China;2. School of Computer Science and Engineering,Yulin Normal University,Yulin,Guangxi 537000,P. R. China)

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    摘要:

    针对传统 2-bit/cycle逐次逼近模数转换器(SAR ADC)中需要 2N个额外单位电容来提高速度的问题,基于 CMOS 40 nm工艺提出了一种带有比较器交错的 2-bit/cycle高速 SAR ADC。该结构通过在最后一个比较周期自动切换不同尺寸大小的比较器来等效减小参考电压的方法,将电容式数模转换器(CDAC)单位电容的使用量降低 50%。此外,提出的比较器速度反馈系统能够在输入电压差较低时提高比较器的速度,并通过在采样保持电路中采用两段栅压自举和引入补偿电容的方法来降低噪声与失真。仿真结果表明,该 ADC的分辨率为 10 bit,采样频率为 700 MS/s,在 Nyquist输入频率下的 SNDR为 55. 05 dB,SFDR为 67. 27 dB,整体功耗为 2. 91 mW,Walden FoM为 9. 20 fJ/conv.。

    Abstract:

    In the conventional 2-bit/cycle SAR ADC,2N additional unit capacitors are required to increase the speed. In this study,we proposed a 2-bit/cycle high-speed SAR ADC with comparator interleaved based on the 40 nm CMOS process to overcome this limitation. The proposed structure reduces the usage unit capacitors of the CDAC by 50% by automatically switching comparators of different sizes in the last comparison cycle,thereby achieving an equivalent reduction in the reference voltage. Furthermore,the proposed comparator speed feedback system can increase the speed of the comparator when the input voltage difference is low. The noise and distortion are reduced by using two-stage grid voltage bootstrap and introducing a compensating capacitor in the sampling and holding circuit. The simulation results indicate that the resolution of this ADC is 10-bit,a sampling frequency of 700 MS/s,a signal-to-noise ratio(SNDR)of 55.05 dB,a spurious-free dynamic range(SFDR)of 67. 27 dB at Nyquist input frequency, and an overall power consumption of 2. 91 mW. The Walden FoM is 9. 20 fJ/conv.

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  • 收稿日期:2024-11-15
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  • 在线发布日期: 2026-01-27
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