第一章引言 尚不多见。这严重限制了我国在集成电路设计尤其是系统集成方面的发展。为了 缩短与国外先进水平之间的差距，我们急需加强在这个领域的研究。本论文针对 3.3V电压的低功耗要求，设计一个功耗150mW以下的10比特100MHz采样频率的 流水线结构模数转换器。从系统设计到最终芯片测试的全流程上探讨高速模数转 换器的设计理论和测试方法，并提出了一些创新思想，希望论文期间所做的研究 能给高速高精度模数转换器的设计研究起到一定的借鉴作用。 1.4主要工作及论文的组织结构 在论文工作期间，作者查阅了大量有关数据转换方面的资料，较系统地研究 了各种数据转换器的结构和性能，设计完成了一个3.3V电源电压10bit100MS/s 流水线A/D转换器。A/D转换器己经完成电路版图设计并进行流片。 基于速度、精度、功耗之间最好的优化和折中考虑，本模数转换器采用了1.5 位的9级流水线结构实现，并在低功耗、高速和高精度三个方面做了细致的研究 工作，主要有：(1)研究并比较了流水线模数转换器的多级算法，对1.5位/级 流水线模数的结构和校正算法进行分析：(2)建立流水线模数转换器的部分模 型，包括了运放的各种非理想因素和各级电容匹配等主要误差源，初步确定电路 各级的性能参数；(3)高速增益自举低功耗跨导运算放大器(0TA)设计；(4) 采用改进型栅压自举(Bootstrap)采样开关来提高采样保持电路的精度与线性： (5)在运算放大器中采用新型结构的偏置电路，提高了运放的稳定性。 论文的组织结构如下： 第二章首先介绍了模数转换器结构的发展，接着介绍了普遍采用的1.5位/ 级流水线模数转换器的结构和算法。最后一部分介绍了流水线模数转换器的电路 实现方法，并且提出了每级流水线精度要求。 第三章中主要介绍了ADC各模块的技术背景和具体电路实现。 第四章中讨论了芯片最终实现时的一些全局考虑因素和版图的设计。 第五章研究了高速ADC的测试理论和方法，介绍了具体测试电路的设计。 第六章是总结和未来工作的展望。 4第一章 引言 尚不多见。这严重限制了我国在集成电路设计尤其是系统集成方面的发展。为了 缩短与国外先进水平之间的差距，我们急需加强在这个领域的研究。本论文针对 3.3V电压的低功耗要求，设计一个功耗150mW以下的10比特100MHz采样频率的 流水线结构模数转换器。从系统设计到最终芯片测试的全流程上探讨高速模数转 换器的设计理论和测试方法，并提出了一些创新思想，希望论文期间所做的研究 能给高速高精度模数转换器的设计研究起到一定的借鉴作用。 1.4 主要工作及论文的组织结构 在论文工作期间，作者查阅了大量有关数据转换方面的资料，较系统地研究 了各种数据转换器的结构和性能，设计完成了一个 3.3V 电源电压 10bit 100MS/s 流水线 A/D 转换器。A/D 转换器已经完成电路版图设计并进行流片。 基于速度、精度、功耗之间最好的优化和折中考虑，本模数转换器采用了1.5 位的9级流水线结构实现，并在低功耗、高速和高精度三个方面做了细致的研究 工作，主要有：（1）研究并比较了流水线模数转换器的多级算法，对1.5位/级 流水线模数的结构和校正算法进行分析；（2）建立流水线模数转换器的部分模 型，包括了运放的各种非理想因素和各级电容匹配等主要误差源，初步确定电路 各级的性能参数；（3）高速增益自举低功耗跨导运算放大器（OTA）设计；（4） 采用改进型栅压自举(Bootstrap)采样开关来提高采样保持电路的精度与线性； （5）在运算放大器中采用新型结构的偏置电路，提高了运放的稳定性。 论文的组织结构如下： 第二章首先介绍了模数转换器结构的发展，接着介绍了普遍采用的1.5位/ 级流水线模数转换器的结构和算法。最后一部分介绍了流水线模数转换器的电路 实现方法，并且提出了每级流水线精度要求。 第三章中主要介绍了ADC各模块的技术背景和具体电路实现。 第四章中讨论了芯片最终实现时的一些全局考虑因素和版图的设计。 第五章研究了高速ADC的测试理论和方法，介绍了具体测试电路的设计。 第六章是总结和未来工作的展望。 4