一种低功耗的缩放型模数转换器设计

黄东; 张晋渝; 张家梁; 赵胜伟; 冯臻夫

doi:10.13682/j.issn.2095-6533.2025.04.007

西安邮电大学学报 ›› 2025, Vol. 30 ›› Issue (04) : 59 -67. DOI: 10.13682/j.issn.2095-6533.2025.04.007

一种低功耗的缩放型模数转换器设计

黄东, 张晋渝, 张家梁, 赵胜伟, 冯臻夫

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摘要

针对缩放型模数转换器(Zoom Analog-to-Digital Converter, ADC)中逐次逼近型(Successive Approximation Register, SAR)ADC传统开关时序存在消耗能量较大的问题，提出基于合并-分裂(Merge-Split)开关切换策略的设计。利用合并-分裂的开关算法实现只对当前权重位电容进行充放电的操作，降低ADC功耗，同时，采用了基于反相器的全差分电流饥饿型跨导运算放大器提高ADC稳健性。基于0.18μm互补金属-氧化物-半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)工艺进行设计，在1.8 V电源电压、1 MHz采样频率、256倍过采样率条件下，信噪失真比为120.4 dB,动态范围为121.8 dB,功耗为478.4μW,能效优值为184。与其他Zoom ADC设计相比，所提设计实现了较高的ADC精度和较低的功耗。