微电子所在低功耗模数转换器研究领域取得重大进展

近日，微电子所智能感知研发中心樊晓华研究员团队成功研发出一款13位 50MS/s的混合型模数转换器（ADC），品质因数（FOM）达到国际领先水平。

该款ADC采用了基于量程辅助、逐次逼近、流水线等技术的混合型架构，在国际上首次提出高增益（32倍）PVT不敏感的时间域放大器，显著降低了ADC的功耗及校准算法复杂度，提出了量程辅助的悬空电容阵列开关算法及预开窗异步控制逻辑，提高了ADC的转换速率。该ADC在130nm CMOS工艺下流片成功，有效核心面积0.22 mm2。测试结果表明，在1.2 V供电、50 MS/s转换速率下，输入信号为2 MHz时，ADC的信噪失真比（SNDR）达71.6 dB，无杂散动态范围（SFDR）达84.6 dB。该ADC支持可变电源电压与转换速率，当电源电压从0.8 V变化到1.2 V时，ADC的转换速率为10-50 MS/s，Walden FOM值为4.0-11.3 fJ/conversion-step。

此项工作主要由樊晓华研究员、张明磊博士完成，得到了美国德克萨斯农工大学 Edgar Sánchez-Sinencio教授的支持。该款ADC可满足当前高速发展的片上集成系统对低功耗、高速度以及高精度等特性的严格要求，可运用于多种便携式通信系统的应用场景。相关研究成果已被国际顶级期刊 IEEE Journal of Solid State Circuits 接收。

　　图1. ADC芯片照片

　　图2. 不同模式下SFDR/SNDR随输入频率的变化

　　图3. FOM值与国际顶级会议（ISSCC/VLSI）的比较