一種用于高速ADC的采樣保持電路的設(shè)計(jì)

在電路的輸入端加一個(gè)正弦波信號(hào)(Vpp為2 V，頻率為10 MHz)，輸出端在保持相時(shí)能在4 ns內(nèi)穩(wěn)定到1 V，這滿足100 MHz采樣頻率的要求。

將該OTA應(yīng)用到圖3所示的采樣保持電路中，輸入幅值為1 V的差分正弦信號(hào)，輸出信號(hào)如圖6所示。由圖可知，保持值與輸入信號(hào)的采樣值之間的差值小于0.3 mV。對(duì)于10位精度的ADC來(lái)說(shuō)，采樣保持的誤差應(yīng)該小于 ，即0.488 mV。因此該采樣保持電路可以應(yīng)用于10位ADC中。

測(cè)量動(dòng)態(tài)特性最直接的方法是對(duì)其輸出做快速傅里葉變換(FFT)。無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(spurious freedynamic range，SFDR)是衡量動(dòng)態(tài)性能的一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。SFDR是指所能處理的最大和最小信號(hào)之比。它與輸入信號(hào)的幅度無(wú)關(guān)，因此，用它表示的動(dòng)態(tài)性能更具有普遍意義。

式中：fin是輸入頻率；fs是采樣頻率；Nwindow是記錄的正弦波的周期數(shù)，它必須是一個(gè)質(zhì)數(shù)。測(cè)量FFT的頻譜圖可知當(dāng)輸入信號(hào)fin=5.175 8 MHz時(shí)，SFDR為81 dB；當(dāng)輸入信號(hào)fin=47.949 2 MHz(約為奈奎斯特采樣頻率)時(shí)，SFDR為80 dB。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)可應(yīng)用于10位、100 MS／s流水線ADC前端模塊的采樣保持電路。采用增益提升技術(shù)使得采樣保持電路中的OTA達(dá)到100 dB的增益，并且GBW達(dá)到1 GHz，達(dá)到0.05％精度的建立時(shí)間小于4 ns。采用上述OTA的采樣保持電路在100 MHz采樣頻率下，當(dāng)輸入信號(hào)的頻率為5.175 8MHz時(shí)，SFDR為81 dB。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率為47.949 2 MHz(約為奈奎斯特采樣頻率)時(shí)，SFDR為80 dB。與近期國(guó)內(nèi)外同類(lèi)電路進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表2所示。由表2可知，該采樣保持電路在性能上還是不錯(cuò)的。