C-R型多通道10 bit SAR-ADC设计
2022年电子技术应用第7期
邓玉清1，牛洪军2
1.中科芯集成电路有限公司，江苏 无锡214035；2.无锡翼盟电子科技有限公司，江苏 无锡214035
摘要： 采用0.13 μm工艺，设计并实现了一款单端CR型分级的10 bit SAR-ADC。在设计中，CR型分级的采用显著降低了芯片面积，高5位的温度计码控制有效消除时钟溃通等误差，自举开关的设计提高了采样精度，前置放大器的高精度静态比较器有效降低失调、提升了转换精度。设计的ADC内核尺寸为580 μm×290 μm，后仿真结果显示，在采样率1 MS/s下，输入正弦信号200 kHz时，ENOB可达9.5位，EO=1 LSB。
中图分类号： TN432
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212235
中文引用格式： 邓玉清，牛洪军. C-R型多通道10 bit SAR-ADC设计[J].电子技术应用，2022，48(7)：44-48.
英文引用格式： Deng Yuqing，Niu Hongjun. A design of 10 bit C-R multi-channel SAR-ADC[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(7)：44-48.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212235
中文引用格式： 邓玉清，牛洪军. C-R型多通道10 bit SAR-ADC设计[J].电子技术应用，2022，48(7)：44-48.
英文引用格式： Deng Yuqing，Niu Hongjun. A design of 10 bit C-R multi-channel SAR-ADC[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(7)：44-48.
A design of 10 bit C-R multi-channel SAR-ADC
Deng Yuqing1，Niu Hongjun2
1.China Key System & Integrated Circuit Co.，Ltd.，Wuxi 214035，China； 2.Wuxi Imeng Electronic Technology Co.，Ltd.，Wuxi 214035，China
Abstract： This paper presents a design and implementation of a multi 10-bit successive approximation register anglog-to-digital converter(ADC) with a 0.13 μm technology. A C-R DAC optimization technique is utilized in proposed design to reduce the area of ADC. Using thermometer codes to reduces harmonic distortions due to clock feedthrough. Using bootstrapped switch to improve sampling accuracy. The comparator is designed using static architecture with preamplifiers to eliminate offset. The chip is 580 μm×290 μm. The post simulation show that with an sampling ratio of 1 MS/s,200 kHz signal, the ENOB is 9.5 bit and EO=1 LSB.
Key words : analog-digital conversion；thermometer code；C-R successive approximation；static amplifier；bootstrap switch
0 引言
Flash A/D转换器满足高速高精度，可以实现GS/s的水平，主要用于军工设计，例如雷达、卫星通信等[1]。ΣΔA/D转换器满足低速高精度，主要用于音频领域。流水线A/D转换器满足高速高精度，可以实现500 MS/s水平，主要应用于高速仪表、视频领域、网络系统。积分型A/D转换器满足中等速度中等精度，主要用于低速仪表。逐次逼近ADC(SAR ADC)满足中等速度中等精度，并且具有功耗低、面积小、复杂度低、易于集成SoC等优势，被广泛应用在数据采集、工业控制[1-2]。
提高转换速率可以通过增加比较器个数、采用异步控制等，但往往伴随功耗和面积的更多开销。随着位数增加，传统结构的DAC面积呈指数增加，可以改变分段结构来降低面积。为了降低失调，许多文章提到采用全差分结构配合混合切换[3]，然而相比单端结构会消耗更大的面积和功耗。在降低功耗上，有人通过采用动态比较器，但动态比较器带来更大的失调，需要更为复杂的修调算法补偿[4]。
综上，本文采用CR分级、温度计码、自举开关、前置放大技术克服如上提到的缺点。
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作者信息：
邓玉清1，牛洪军2
(1.中科芯集成电路有限公司，江苏 无锡214035；2.无锡翼盟电子科技有限公司，江苏 无锡214035)
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