设计与实现：9位100 MSPS流水线ADC

"本文主要探讨了9位100 MSPS(百万样本每秒)的流水线结构A/D转换器的设计。在片上系统(SoC)中，高性能的模/数转换器(ADC)是不可或缺的部分，它连接了模拟世界和数字世界。流水线ADC因其在精度、速度和功耗上的优势，成为高速高精度应用的理想选择。文章详细介绍了流水线ADC的工作原理，并设计了一个由三级流水线组成的9位100 MSPS ADC，采用了Zarlink 0.6微米互补双极工艺进行电路模拟验证。" 在片上系统(SoC)的设计中，模数转换器(ADC)起着至关重要的作用，因为它允许模拟信号和数字信号的相互转换。对于高速和高精度的需求，流水线结构的ADC成为了一个有效解决方案。这种结构并不属于基本的ADC类型，但它通过分段处理信号，实现了高速度和高分辨率的并存。 流水线ADC的基本工作原理是将转换过程分为多个阶段，每个阶段处理一部分转换任务。在三级流水线结构的9位100 MSPS ADC中，信号首先被采样保持器(TH1)捕获，然后传递给第一个子ADC(ADC1)进行初步转换，生成的中间结果同时送到下一个采样保持器(TH2)。ADC1的输出包含转换的高位部分。接下来，TH2的输出会送到第二个子ADC(ADC2)进行进一步的转换，依次类推。每个子ADC都专注于快速处理相对低位的数字信息，而总精度则由所有阶段的输出组合而成。 在三级流水线设计中，每个阶段的转换速度不需要像单级ADC那样快，但整体的采样速率仍然可以很高，因为各个阶段可以并行工作。这样的设计使得流水线ADC能够在保持高速转换的同时，提供较高的分辨率，满足了SoC在复杂应用中的需求。 为了验证设计的有效性，文章中使用了Zarlink的0.6微米互补双极工艺模型进行电路仿真。这种工艺技术通常能够提供良好的速度性能和功率效率，适合用于高速ADC的设计。 9位100 MSPS的流水线ADC设计展示了如何通过多级处理来克服基本ADC在速度和精度上的限制，实现了在有限的芯片空间和功率预算内，构建高性能的模数转换解决方案。这种技术对于通信、图像处理和许多其他领域的SoC设计至关重要。