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JSSC 2022第4期Data Converters16nmSAR ADCDAC

A 101-ENOB 62-fJconv-step 500-MSs Ringamp-Based Pipelined-SAR ADC With Backgroun

一种基于环形放大器的动态流水线-SAR ADC,采用背景校准技术实现高精度和低功耗。
16nm CMOS, 500 MS/s, 3.3 mW, 10.1 ENOB, 75.5-dB SFDR
流水线-SAR ADC环形放大器背景校准动态参考调节高精度
创新点1:新型SAR量化器(电路创新) - 采用创新的逐次逼近寄存器(SAR)量化器设计,显著提高了转换速度和精度,支持500 MS/s的高采样率,同时实现10.1 ENOB的高精度。
创新点2:窄带抖动注入技术(系统创新) - 通过窄带抖动注入技术实现了背景校准,有效校准了DAC失配、级间增益和环形放大器线性度,提升了整体系统的动态性能和稳定性。
创新点3:动态参考调节系统(电路创新) - 集成了全动态参考调节系统,能够在宽范围内动态调整参考电压,显著降低了功耗(3.3 mW)并提高了能效(62 fJ/conv-step)。
创新点4:环形放大器(ringamp)优化(电路创新) - 通过背景校准技术优化环形放大器的线性度和偏置,进一步提升了ADC的线性性能(75.5 dB SFDR)和能效。
Abstract
This work presents a single-channel, fully dynamic pipelined-SAR ADC with relaxed architectural tradeoffs thanks to the use of ring amplification and background calibration. It leverages a novel SAR quantizer and narrowband dither injec- tion to achieve fast and comprehensive background calibration of DAC mismatch, interstage gain, and ring amplifier (ringamp) linearity and bias optimality. The ADC also includes an on-chip, wide-range, fully dynamic reference regulation system. Imple- mented in 16