用于時間交織ADC的高精度開環(huán)跟蹤保持電路設(shè)計

0 引言

隨著數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)展，高速數(shù)字處理系統(tǒng)對模擬信號和數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換要求越來越高。目前高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的兩大主要發(fā)展方向是高速、中低精度ADC和低速、高精度ADC。前端TH電路通常是ADC設(shè)計的一個關(guān)鍵，其動態(tài)精度的好壞直接影響著ADC性能的優(yōu)劣。

　　1 開環(huán)TH電路

　　在超高速ADC的設(shè)計中，一般多采用全并行Flash結(jié)構(gòu)或者是時間交織結(jié)構(gòu)。

　　而在時間交織結(jié)構(gòu)中，其前端TH電路則可以根據(jù)設(shè)計要求分別采用開環(huán)或者閉環(huán)結(jié)構(gòu)。閉環(huán)結(jié)構(gòu)速度較低，精度較高，而開環(huán)結(jié)構(gòu)速度高，但本身精度較低。本設(shè)計中采用后者。

　　TH電路的失真主要來源于非線性MOS開關(guān)電阻、開關(guān)寄生電容和開關(guān)電荷注入。MOS開關(guān)導(dǎo)通電阻的非線性在跟蹤信號時產(chǎn)生的失真，也限制了電路跟蹤和建立時間。因此，在超高速TH電路中，輸入采樣開關(guān)必須具有較低且近乎恒定的導(dǎo)通電阻。

　　圖1所示是開環(huán)TH電路的結(jié)構(gòu)，該電路主要包括采樣開關(guān)、采樣電容和輸出緩沖器三個部分。為了解決開環(huán)電路本身線性度差的問題，本文采用了自舉開關(guān)技術(shù)和加強型緩沖器技術(shù)。自舉采樣開關(guān)可提高開關(guān)導(dǎo)通電阻的線性度，且差分結(jié)構(gòu)可以降低電荷注入，改善電路性能；而后端的加強型緩沖器技術(shù)則提高了帶寬和增益，降低了管子尺寸和功耗，最終達(dá)到提高開環(huán)TH電路精度的目的。

　　2 自舉采樣開關(guān)

　　由于采樣開關(guān)在導(dǎo)通時可等效為一個非線性電阻，它會引入噪聲和非線性失真，因此，采樣開關(guān)的線性度直接影響著TH電路的精度。現(xiàn)在應(yīng)用中的高線性度開關(guān)主要有互補MOS開關(guān)和自舉采樣開關(guān)。