高性能低功耗采样保持电路在模数转换器中的应用

"一个用于流水线模数转换器的高、低功耗采样保持电路" 本文主要探讨了一种适用于高精度模数转换器（ADC）的采样保持电路，该电路采用了0.25微米的CMOS工艺技术，具有高性能和低功耗的特点。电路设计的采样频率高达20MHz，能够处理最高10MHz的采样信号，且在2.5V的电源电压下，支持全差分幅度为2V的采样信号。这种电路的独特之处在于它使用了全差分flip-around结构，而不是传统的电荷传输架构，这使得在保持相同精度的同时，显著降低了功耗。 采样保持电路在数据采集系统，尤其是模数转换器中起着至关重要的作用，它能固定输入信号的值，以便在模数转换过程中进行准确的量化。对于高速和高精度的ADC来说，采样保持电路能够消除由于开关瞬态效应和采样级动态误差导致的问题。然而，传统的开环采样保持电路由于开关非理想特性，如电荷注入、时钟馈通和非线性电阻，限制了其精度在8到10位之间。 为了解决这些问题，本设计引入了自举开关，以提升信噪比（SNR）。自举开关是一种特殊类型的开关，能够在不引入额外噪声的情况下提高电路的增益，从而改善整体性能。Hspice仿真结果显示，当输入信号频率为5MHz时，该采样保持电路的无杂散动态范围（SFDR）达到了92.4dB，这是一个非常出色的性能指标，表明电路能有效地抑制非期望的频率成分。 该电路设计是为一个14位、20MHz的流水线模数转换器量身定制的，考虑到无线通信设备对低功耗的需求，设计者特别关注了电路的能耗。流水线ADC因其分段式结构和较低的每段增益要求，通常能实现更高的转换速度和更低的功耗。通过采用flip-around结构，该采样保持电路不仅保持了高性能，还实现了低功耗的目标，这对于无线通信系统中的应用至关重要。 这个采样保持电路设计是针对高速、高精度模数转换器需求的创新解决方案，结合了全差分架构、自举开关和低功耗策略，以实现高信噪比和出色的无杂散动态范围，为未来的无线通信和数据采集系统提供了新的设计思路。