ADC Successive Approximation
()的设计
SAR ADC
李福乐
清华大学微电子所
2012
SAR ADC Principle •以D/A来实现A/D, 逐次逼近
•需要N次D/A和比较实现1次N位A/D
转换
•精度主要由DAC决定
•无运放，低电压、低功耗
•深亚微米CMOS工艺下很有发展潜
艺下很有发展潜
力的结构
•超低功耗，高速转换是研究热点
–异步时序控制
可实现性能
8~16 bit
Time‐interleaved
xk~ x00M S/s
9‐b, 50MS/s, 65fJ/conv.
9‐b, 40MS/s, 54fJ/conv.
bootstrap 510‐ 10MS/s, 11fJ/conv.
0b,0MS/s,fJ/conv.
No Time‐interleaved!
SAR的功耗优势
实际上在中低分辨
率上异步SAR结构
主要N i t 的速度已逼近Pipeline结构
Nyquist结构ADC的比较
Ref: Shuo‐Wei Michael Chen. JSSC 2006.12
DAC topologies
二进制电流型
电压型电压改
进型
电流型
R2R
阻容混合型
电荷型
匹配好；低功耗
¾电荷型DAC
特点：
¾集成T/H 电路
¾与输入相连的开关较多¾输入电容较大
¾采用分段结构可减少电容数目
¾电容大小是精度与面积功耗的权衡，可通过mento ‐carlo 仿真确定¾高位电容可采用DEM 技关键点
底板采样
术进一步提高精度
¾对高精度转换，输入开关Ron 线性须保证bootstrap ！
¾高位电容可采用单元温度码控制，以减小输入端毛刺避免电荷泄漏以毛刺，避免电荷泄漏；以及确保单调性¾版图关键点：
t t
¾DAC  output

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