高速高精度流水线ADC专用放大器设计与性能

本文探讨了一种创新的放大器结构，专为高速高精度流水线模数转换器（ADC）设计，旨在满足在高精度应用中的严苛要求。这种放大器由两个关键部分组成：前部是一个跨导放大器，后部是利用电阻反馈实现的跨阻放大器。这种独特的组合使得放大器具备了高输入阻抗和低输出阻抗的特性，这在传统的放大器中是难以实现的。 与常规放大器不同，新设计的放大器在工作条件下，其输出端的极点对负载电容的影响几乎可以忽略，这使得它能够在面对高负载电容，如4pf时仍保持良好的性能。作为预放大器使用，当与单级主放大器配合形成两级运算放大器时，即使在这样的极端条件下，也能实现超过1GHz的增益带宽积，这意味着信号处理速度极快，响应时间仅需10ns，达到0.01%的精度，且闭环增益达到了8。 此外，新型放大器的功耗仅为25mW，显著低于同类高性能放大器，这在追求低功耗的现代电子设备中尤为重要。这种高效能的设计使其成为高速高精度流水线ADC中理想的首级余量放大器，特别是在那些需要第一级具有多个位数以提升精度和优化功耗的高精度ADC中。 本文引言部分阐述了流水线ADC的发展趋势，强调了降低每级放大器增益带宽积的需求，同时指出高增益带宽积和低功耗的运算放大器对于实现这些高性能ADC至关关键。作者对比了常见的运算放大器结构，如Miller补偿的两极、单级以及带有预放大级的两极结构，突出了新型放大器在满足高速高精度要求方面的优势。 这项研究提供了一个创新的解决方案，解决了在高速高精度流水线ADC中寻找高效能放大器的挑战，对于提升模数转换器的整体性能有着重要的实际意义。