JSSC 2015第9期Data ConvertersSAR ADCNeural Network Accelerator

A6 0d BS N D R3 5M S / sS A RA D CW i t h Comparator-Noise-Based Stochastic Residue Estimation Bob V erbruggen, Member , IEEE, Jorgo Tsouhlarakis, Takaya Y amamoto

提出一种基于比较器噪声的随机残差估计SAR ADC，实现60.9 dB SNDR和12 µW/MHz动态功耗。

60.9 dB SNDR, 35 MS/s, 12 µW/MHz

SAR ADC随机残差估计比较器噪声动态功耗高精度

▸创新点1：基于比较器噪声的随机残差估计（方法创新）。该技术利用比较器的固有噪声特性进行随机残差估计，通过统计16个噪声比较器的输出分布，数字计算最可能的输入电压，显著提高了ADC的精度和能效比。

▸创新点2：9周期SAR转换器生成残差（电路创新）。采用优化的9周期SAR转换器结构生成残差电压，相比传统SAR ADC，减少了转换时间并降低了功耗，实现了35 MS/s的高采样率。

▸创新点3：16个噪声比较器量化残差（系统创新）。通过多次采样（每个比较器4次）和数字后处理，有效抑制噪声影响，在12 µW/MHz的动态功耗下实现60.9 dB的SNDR，达到近奈奎斯特输入的优异性能。

▸创新点4：纯动态功耗优化（电路创新）。整个ADC仅依赖动态功耗（12 µW/MHz），无静态功耗设计，显著提升了能效，适用于低功耗应用场景。

Abstract

We present a SAR ADC with comparator-noise-based stochastic residue estimation. The circuit uses a 9 cycle SAR con- verter to generate a residue, which is then quantized by clocking 16 noisy comparators four times each and digitally calculating the most likely input voltage for the obtained distribution of zeros and ones. The ADC achieves a 60.9 dB SNDR for a near-Nyquist input at 35 MS/s for a purely dynamic power consum ption of 12 µW/MHz.