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由于数字技术处理信号具有模拟技术无法比拟的突出优点,数字系统在诸如计算机、通信、电子测量、工业控制、视频和音频处理等众多领域得到了日益广泛的应用,这对作为模拟系统与数字系统接口的模数转换器(Analog to Digital Converter,简称ADC)提出了更高的要求,主要体现在高速、高分辩率及低功耗等性能指标上。
BiCMOS(Bipolar Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)技术将双极器件与CMOS器件有效结合,既保持了CMOS电路的低功耗和高集成变的优点,又获得了与双极电路相媲美的高速性能和强驱动能力,因此,近年来此技术正日益受到IC界的重视。
本文设计的ADC采用先进的BiCMOS技术及每级1.5位子ADC及DAC的流水线结构,并运用冗余数字校正技术,完全纠正了由各级子ADC及DAC等电路组件失配可能引起的线性失调及非线性误差,从而降低了子ADC及DAC的精度要求。本文最后对ADC的各子电路模块及全电路进行了逐一、反复的仿真试验,模拟结果表明,所设计的ADC的采样频率可以达到20MHz,电源电压为3.3V时功耗约为156mW,有效分辩率为10位,总体上实现了高速、高精度、低功耗地完成模拟/数字信号转换的设计目标。
根据ADC电路的性能要求,结合目前集成电路的工艺水平,简要地提出了实现本文设计模数转换器的BiCMOS工艺设计要点。