JSSC 2024第10期Data Converters65nmSAR ADC

A High-Resolution Pipelined-SAR ADC Using Cyclically Charged Floating Inverter A

提出一种高效可调的循环充电浮点放大器，应用于流水线-SAR ADC，实现高能效。

65nm CMOS, 1.2V, 2 MS/s, SNDR 74.0 dB, SFDR 85.5 dB, 72.3 µW

浮点放大器流水线-SAR ADC能效优化循环充电65nm CMOS

▸循环充电浮点放大器（CC-FIA）：通过多开关电容复用技术实现周期性电荷注入，显著提升电流效率（gm/ID），在近阈值或亚阈值区域优化偏置点，相比传统FIA降低功耗30%以上。

▸动态偏置点可调技术：采用事件驱动ADC架构，通过可编程电容阵列实时调整放大器偏置点，适应不同采样频率（2MS/s实测），使能效比始终保持在最优区间（175.4dB Schreier FoM）。

▸稳定开环增益架构：创新性地采用电荷循环补偿机制，消除传统闭环放大器的相位裕度问题，在65nm CMOS工艺下实现74dB SNDR的同时保证0.13mm²的小面积特性。

▸高集成度设计：通过时间复用电容技术（每个储能电容多次泵送电荷），使放大器面积较传统方案缩小40%，在1.2V供电下仅消耗72.3μW，达成85.5dB SFDR的高线性度。

Abstract

This article presents an energy-efficient and easily adjustable floating-inverter amplifier (FIA), named the cyclically charged FIA (CC-FIA). Its bias point can be adjusted to a stable operating region by reusing multiple switched capacitors, which allows for enhancing current efficiency (gm/ID) by setting its bias point in the near- or sub-threshold region. Easy reconfiguration of bias points enables maximizing amplifier energy efficiency across different sampling frequencies for event-driven A