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【6h】

应用于流水线型模数转换器的采样保持电路的研究与设计

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近年来，模数转换器(ADC)在制造工艺、结构、性能上都有了突飞猛进的发展，正在朝着高速、高分辨率的方向发展。采样保持电路用于流水线型模数转换器的最前端，其输出信号精度和建立速度直接影响到整个流水线型模数转换器的分辨率和转换速率，因此采样保持电路的设计成为流水线型模数转换器电路设计的关键环节。 本文针对8 bit 25 MHz Pipelined ADC的应用为目标进行采样保持电路的研究与设计。 本文主要研究应用于流水线型模数转换器中的采样保持电路的相关设计技术。 首先从采样保持电路的基本理论入手，详细分析了采样保持电路采样模式和保持模式工作原理。其次对于各个模式下影响采样保持电路性能的非理想因素进行全面而深入的分析。在采样模式下主要分析了影响模拟开关性能的因素如电荷注入效应、开关时钟馈通效应、开关电阻的非线性等；在保持模式下主要对运放的建立时间的数学模型进行了详细的研究，同时对比分析了各种结构运算放大器的性能。然后运用MATLAB 对整个系统进行建模分析，建模时为了模拟实际情况，对影响采样保持电路性能的非理想因素也进行了建模。在进行实际电路设计时，针对影响模拟开关性能的各个因素提出了相应的改进方案，在设计运放时运用了几何规划方法对运算放大器进行了优化设计。 最后基于0.18 μm CMOS工艺模型在Cadence 环境下对电路进行了模拟仿真。仿真结果表明，在输入信号为12.5 MHz 正弦波，采样频率为25 MHz时，大信号建立时间为7.76 ns，建立误差小于117.49 μV 。对输出信号进行离散傅里叶变换(DFT)得到SNR为57.27 dB，达到了8 bit 25 MHz Pipelined ADC 采样频率技术指标，研究设计的采样保持电路可以应用于相应的模数转换器中。

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