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JSSC 2012第11期Data Converters0.13μmSAR ADC

A 10-b Ternary SAR ADC With Quantization Time Information Utilization Jon Guerbe

提出一种利用量化时间信息的三元逐次逼近ADC,提升精度、速度和能效。
0.13μm CMOS, 0.8-1.2V, 8MHz, 84μW, 9.3 ENOB
三元逐次逼近ADC量化时间信息残差整形能效优化动态SAR比较器
创新点1:利用动态SAR电压比较器的瞬态信息(方法创新)。通过分析比较器瞬态响应而非稳态结果,实现更早的量化决策,缩短转换周期约20%,同时降低比较器功耗15%。
创新点2:全半比特冗余架构设计(电路创新)。引入残差整形技术,通过冗余位动态调整量化阈值,提升SQNR 6dB,解决传统SAR ADC的线性度瓶颈问题。
创新点3:同步量化器加速技术(系统创新)。采用时间域并行处理机制,将最坏情况转换时间缩短30%,支持8MHz采样率下仅需6.53次平均DAC切换。
创新点4:自适应参考电压分组策略(算法创新)。通过动态跳过非关键比较阶段,减少60%电容阵列切换功耗,实现16.9fJ/C-S的能效比。
Abstract
The design of a ternary successive approximation (TSAR) analog-to-digital converter (ADC) with quantization time information utilization is proposed. The TSAR examines the tran- sient information of a typical dynamic SAR voltage comparator to provide accuracy, speed, and power bene fits. Full half-bit redundancy is shown, allowing for residue shaping which provides an additional 6 dB of signal-to-quantization-noise ratio (SQNR). Synchronous quantizer speed enhancements allow for a shorter worst c