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JSSC 2024第3期Data Converters65nmPipeline ADC

A 46400 K Functional Ringamp-Based 250 MSs 12 b Pipelined ADC With PVT-Robust Un

提出一种PVT鲁棒的环形放大器,实现高速无增益校准的12位250 MS/s流水线ADC。
65nm CMOS, 12-bit, 250 MS/s, SNDR > 57.7 dB
环形放大器流水线ADCPVT鲁棒偏置校准低温工作
创新点1:单位增益频率感知偏置校准(电路创新) - 通过恒定跨导电路稳定环形放大器第三级偏置,并结合输出建立监测反馈动态调整前两级偏置,在4.6-400K温度范围内实现带宽稳定性,相位裕度优化达57.7dB SNDR。
创新点2:一级偏置增强技术(电路创新) - 采用NMOS/PMOS独立交流耦合的差分逆变器结构,解决深低温环境下第一级电压余量不足问题,支持154fJ/conv.-step的超低功耗指标。
创新点3:级联相关电平移位技术(方法创新) - 在先进CMOS工艺中通过级联CLS结构提升增益,无需校准即可实现12位精度,相比传统CLS技术速度提升30%至250MS/s。
创新点4:PVT全温域自适应系统架构(系统创新) - 集成温度自适应偏置、增益增强和稳定性控制技术,首次实现4.6-400K宽温域工作的流水线ADC,温度适应范围创纪录。
Abstract
This article presents a process voltage temperature (PVT) -robust ring amplifier that enables a high speed pipelined analog-to-digital-converter (ADC) without gain calibration, oper- ating across a temperature range of 4.6–400 K. To ensure the stability of the ringamp, given the large variation of MOS- FET transconductance, threshold voltage, and drain resistance across temperature, we propose a unity-gain-frequency-aware bias calibration and a 1st-stage bias-enhancement technique. The unity-gai