应用于高精度模数转换器的乘法数模单元模块研究*

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0415

电子与封装 ›› 2022, Vol. 22 ›› Issue (4): 040305 . doi: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0415

应用于高精度模数转换器的乘法数模单元模块研究^*

邵杰¹;唐路^1,2

1. 东南大学微电子学院，南京 ?210096；2. 东南大学信息科学与工程学院，南京 ?210096

收稿日期:2021-12-02 出版日期:2022-04-25 发布日期:2022-02-21
作者简介:邵杰（1997—），男，江苏如皋人，硕士研究生，现从事数模混合集成电路研究。

Research on Multiplying Digital-to-Analog Converter for HighPrecisionAnalog-To-Digital Converter

SHAO Jie¹, TANG Lu^1,2

1. School of Microelectronics, SoutheastUniversity, Nanjing 210096, China;

Received:2021-12-02 Online:2022-04-25 Published:2022-02-21

摘要/Abstract

摘要： 提出了一种应用于18 bits 20 MS/s无采保结构（SHA-Less）高精度流水线型（Pipeline）模数转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC）的乘法数模单元（Multiplying Digital-to-Analog Converter, MDAC）。从减小电路动态、静态误差以及系统噪声的角度，介绍了高性能MDAC电路的设计方法。使用0.18 μm CMOS工艺实现电路版图，并用Spectre和Calibre进行后仿验证。在室温条件下，输入5 MHz正弦波信号，采样频率为20 MHz对设计的MDAC电路进行后端仿真并进行快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）处理，结果显示信噪比（Signal Noise Ratio, SNR）为87.32 dB，有效位数（Effective Number of Bits, ENOB）为13.97 bits，无杂散动态范围（Spurious Free Dynamic Range, SFDR）为90.53 dBc，总谐波失真（Total Harmonic Distortion, THD）为－90.74 dB。

关键词: 高精度, 流水线型模数转换器, 乘法数模单元

Abstract: A multiplying digital-to-analog converter (MDAC) for 18 bits 20 MS/s SHA-less high precision pipeline analog-to-digital converter (ADC) is proposed. In order to reduce dynamic errors, static errors and system noise, the design method of high performance switching capacitor circuit is introduced. The circuit layout is realized using 0.18 μm CMOS process and verified by Spectre and Calibre. At room temperature, the MDAC circuit is simulated and processed by FFT at the back end with input of 5 MHz sine wave signal and sampling frequency of 20 MHz. The results show that the signal noise ratio (SNR) is 87.32 dB, the effective number of bits (ENOB) is 13.97 bits, the spurious free dynamic range (SFDR) is 90.53 dBc and the total harmonic distortion (THD) is－90.74 dB.

Key words: highprecision, pipelinedanalog-to-digitalconverter, multiplyingdigital-to-analogconverter

中图分类号:

TN432

邵杰;唐路. 应用于高精度模数转换器的乘法数模单元模块研究^*[J]. 电子与封装, 2022, 22(4): 040305 .

SHAO Jie, TANG Lu. Research on Multiplying Digital-to-Analog Converter for HighPrecisionAnalog-To-Digital Converter[J]. Electronics & Packaging, 2022, 22(4): 040305 .

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