SAR ADC电源与参考电路分析：基于MCOP的非线性校准技术

"本文介绍了一种针对SAR ADC(逐次逼近寄存器模拟-to-数字转换器)的校准技术，重点在于处理电源和参考电路中的非线性问题，尤其是级间增益误差。该技术利用丢失码发生概率(MCOP)来检测并校正错误，对比较器偏置不敏感，且对噪声具有更好的抗扰性。文中讨论了包括桥式DAC、低 dropout (LDO) 调节器在内的DAC线性度问题，并在65nm CMOS工艺中设计了一个12位SAR ADC进行验证。经过MCOP校准后，ADC的线性性能显著提升，信噪比提高至61.38 dB，实现了16.7 fJ/转换步长的高性能指标。" 在SAR ADC的设计中，增益误差是影响其性能的关键因素之一。传统的数字校准方法可能导致动态范围的损失，而本文提出的解决方案则通过在模拟域中调整增益，通过反馈路径补偿静态非线性，从而避免了这种损失。这种方法的核心是利用MCOP，即丢失码发生概率，作为错误检测的手段。MCOP对比较器的偏置不敏感，因此能更准确地识别并校正由于非理想特性引起的误差，同时对噪声有较好的抵抗能力。 此外，论文还深入探讨了DAC线性度的其他问题。DAC的线性度不仅受增益误差影响，还与参考缓冲器和LDO调节器的实现密切相关。参考缓冲器必须提供稳定且精确的电压基准，而LDO调节器则确保电源的稳定，这两者都对ADC的性能有着直接影响。文中通过集成参考缓冲器和LDO调节器，结合桥式DAC结构，构建了一个12位SAR ADC原型。 在65纳米CMOS工艺下，该ADC原型以100 MS/s的采样速率运行，并应用了MCOP校准技术。实验结果显示，经过校准后，ADC的线性度得到了显著提升，表现为信噪比(SNR)增加了61.38 dB，这使得ADC在奈奎斯特输入频率下的figure of merit (FoM) 达到了16.7 fJ/转换步长，显示出优异的转换效率和精度。 这项工作为SAR ADC的增益误差校准提供了新的思路，强调了MCOP在非线性分析中的作用，并通过实验证明了这种方法在提高ADC性能方面的有效性。这对于高速、高精度的ADC设计具有重要的理论和实践意义。