[发明专利]一种流水线型逐次逼近模数转换器的前后级交换方法

说明书

本发明一种流水线型逐次逼近模数转换器的前后级交换方法，涉及微电子学与固体电子学领域，特别是一种流水线型逐次逼近模数转换器。不需要引入额外的运放进行噪声整形，不需要引入任何校正算法，也不需要引入Dither，只需要在两次转换之间交换第一级逐次逼近模数转换器和第二级逐次逼近模数转换器，即可避免电容失配在同一码字的误差进行累加，因此，与传统依赖噪声整形、校正算法或者Dither来提高DNL/INL的校正方法相比，具有结构更简单、占用芯片面积更小、更容易在片上实现的效果。

技术领域

本发明涉及微电子学与固体电子学领域，特别是一种流水线型逐次逼近模数转换器。

背景技术

近年来，随着便携式医学仪器、通信产业、安防安检系统、高性能计算、生物医学、数字信号处理等技术的不断发展，对模数转换器的要求也在不断提高，推动着模数转换器向高速、高精度和低功耗的方向发展。移动通信领域一般要求模数转换器的分辨率在10位以上，速度大于100MHZ。美国在高速、高精度模数转换器领域对我国实行出口管制，所以，研究高性能模数转换器对发展我国的国防事业和信息产业都具有重大意义。

过去，广泛应用于雷达和无线通信领域的高速、高精度模数转换器一直是流水线模数转换器(Pipeline ADC)和全并行模数转换器(Flash ADC)占据优势。从最近的文献发表情况可以看出，混合结构的逐次逼近模数转换器能借鉴流水线模数转换器和全并行模数转换器的优势来克服逐次逼近模数转换器的缺陷，在高速、高精度方面都取得了很大进展，工业界和学术界都对混合结构的逐次逼近模数转换器作了深入研究，混合结构的逐次逼近模数转换器朝着高速、高精度方向发展的趋势越来越明显。例如文献[Lin,Chin-Yu andLee,Tai-Cheng,“A 12-bit210-MS/s 5.3-mW pipelined-SAR ADC with a passiveresidue transfer technique”,2014Symposium on VLSI Circuits(VLSIC),pp.1--2,2014.]采用65nm CMOS工艺设计的12位210MS/s流水线型逐次逼近模数转换器，功耗仅5.3mW，而文献[Tseng,Chien-Jian and Hsieh,Yi-Chun and Yang,Ching-Hua and Chen,Hsin-Shu,“A 10-Bit 200MS/s Capacitor-Sharing Pipeline ADC”,IEEE Transactionson Circuits and Systems I:Regular Papers,pp.2902--2910,2013.]采用90nm设计的10位200MS/s流水线模数转换器，功耗为45.4mW；文献[Wang,R.and Chio,U.F.and Sin,S.W.and Seng-Pan,U.and Wang,Z.and Martins,RP,“A 12-bit 110MS/s 4-stageSingle-Opamp Pipelined SAR ADC with Ratio-Based GEC Technique”,EuropeanSolid-State Circuits Conference(ESSCIRC),pp.265--268,2012.]基于65nm CMOS工艺，设计的12位110MS/s流水线型逐次逼近模数转换器，功耗小于15mW，而文献[Nam,J.W.andJeon,Y.D.and Yun,S.J.and Roh,T.M.and Kwon,J.K.,“A 12-bit 100-MS/s pipelinedADC in 45-nm CMOS”,International SoC Design Conference(ISOCC),pp.405--407,2011.]采用45nm CMOS工艺设计的12位100MS/s流水线模数转换器的功耗为30.4mW。以上数据表明：流水线型逐次逼近模数转换器能达到流水线模数转换器的高速性能，功耗却远低于流水线模数转换器，具有重要的研究意义。