65nm CMOS工艺下超低功耗10位逐次逼近A/D转换器研究

该篇论文深入探讨了一种创新的微电子学与固体电子学领域的研究成果，即一款由朱樟明和邱政教授合作设计的高性能、低功耗的10位逐次逼近型A/D转换器。这项工作是在65纳米CMOS工艺的背景下完成的，这表明了研究人员对先进半导体技术的熟练掌握。该转换器的主要特点包括高达27.8千样本每秒（27.8kS/s）的高采样率，以及极低的工作电压0.35V，这对于能源效率和电池寿命至关重要的应用具有重要意义。 论文的核心创新在于提出了一种分段的三基准电容开关时序策略，这种方法显著降低了电容D/A转换器的功耗，使之达到纳瓦级别的量级。这种设计减少了转换过程中的能量消耗，对于追求低功耗系统来说是个重大突破。为了进一步减少功耗，他们采用全动态比较器，避免了由于偏置电路引入的额外功耗问题。同时，为了提高转换精度，论文介绍了一种基于动态锁存结构的逻辑单元，可以有效抑制漏电导致的误码。 此外，论文还探讨了提升线性度的方法，通过在D/A转换器的电容阵列中运用升压技术，以及使用新型的两倍自举采样开关来降低漏电现象。这些技术优化了转换器的性能，确保了在低速输入下也能提供较高的有效位数，约为8.77位，且单次转换的优值达到了惊人的2.08飞焦耳（fJ）。 在整个设计过程中，西安电子科技大学微电子学院的研究团队充分利用了65纳米CMOS工艺的优势，实现了这一紧凑、高效的设计。论文最后给出了详细的数据结果，如在100.35V电源电压和27.8kS/s采样速率下，该A/D转换器的功耗仅为25.2纳瓦特（nW），信噪失真比高达54.57分贝，显示出出色的能效比和转换质量。 这篇论文不仅为低功耗、高速A/D转换器的设计提供了新的思路，也为微电子学和固体电子学领域的发展做出了重要贡献。通过阅读这篇论文，读者可以了解到如何在现代微电子制造技术的框架下，实现高性能和低功耗的转换器设计，并为相关领域的研究和实际应用提供了有价值的参考。