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JSSC 2019第4期Data ConvertersSAR ADCNeural Network Accelerator

A 12-Bit 311-μW 1-MSs SAR ADC With On-ChipInput-Signal-Independent Calibration A

一款12位1MS/s低功耗SAR ADC，采用片上输入信号无关校准技术，实现100.4dB无杂散动态范围。
12-bit, 311μW, 1MS/s, 100.4dB SFDR, 256fF采样电容
SAR ADC低功耗动态校准电容失配无杂散动态范围
▸创新点1：不依赖输入信号的片上校准技术（方法创新）。该技术通过独立于输入信号的校准机制，克服了传统split-ADC校准的缺点，同时保持快速收敛性，实现了100.4-dB的无杂散动态范围（SFDR）。
▸创新点2：MSB电容混洗与MSB-LSB交换（电路创新）。通过混洗不匹配的MSB电容和动态交换MSB与LSB位置，显著降低了电容失配误差，提升了ADC的线性度至16位水平。
▸创新点3：部分MSB单位电容抖动（电路创新）。采用部分MSB电容单元的抖动技术，进一步减少了非线性误差，仅需256-fF采样电容即可实现高精度转换。
▸创新点4：部分位尝试与分底切换电路技术（系统创新）。通过优化位尝试顺序和分底切换策略，降低了功耗至311μW，同时支持1-MS/s的采样速率。
Abstract
A 12-bit 31.1-µW 1-MS/s successive approximation register analog-to-digital converter (ADC) with on-chip input- signal-independent calibration achieving 100.4-dB spurious-free dynamic range is presented. The proposed calibration overcomes the drawbacks of the conventional split-ADC calibration while maintaining fast convergence. The calibration only needs one ADC and is input signal independent. Three techniques are proposed to help achieve this, including shuffling of mismatched MSB capacitors,