设计了一种具有分段式动态元件匹配(DEM)的高分辨率、低功耗噪声整形SAR ADC。该电路实现了具有无源增益的二阶噪声整形滤波器, 从而增强了噪声整形能力。此外, 提出了一种分段式动态元件匹配电路来解决由DAC电容失配引起的谐波失真问题, 以进一步提高ADC的信噪失真比(SNDR)。仿真结果表明, 在4 MS/s的采样速率和40倍过采样率(OSR)的情况下, 所设计的噪声整形SAR ADC的信噪失真比达到91.1 dB。当电源电压为1.8 V时, 该ADC的功耗仅为231 μW, 并实现了174.5 dB Schreier优值(FOM)。

设计了一种三阶噪声整形逐次逼近模数转换器。该转换器采用由二阶误差反馈结构和一阶级联积分器前馈结构组成的混合噪声整形结构, 通过该混合结构来控制反馈余量并提升噪声传输函数的阶数, 通过基于共模的开关切换方式优化了比较器动态失调电压, 实现了三阶噪声传输函数。该电路基于0.35 μm CMOS工艺进行设计仿真。使用3.3 V电源电压进行供电, 在2 MS/s采样频率以及8倍过采样率下, 功耗为1.87 mW, 实现了87.93 dB的SNDR, 有效位数(ENOB)为14.3 bit, 在传统8位SAR ADC的基础上提升了有效位数6.3 bit。

目前逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)已经成为低功耗数模混合集成电路中模数转换器的首选架构, 其中的核心模块-高性能比较器的功耗大小直接决定了SAR ADC的整体功耗。文章从低功耗SAR ADC系统出发, 聚焦高性能低功耗电压域和时间域比较器的发展历程与最新研究进展, 总结了通过优化SAR逻辑实现低功耗比较器的技术方法。该综述为数模混合电路设计者了解并掌握SAR ADC中高性能低功耗比较器技术提供有力参考。

为满足航天电子系统对高速高精度16位A/D转换器的需求, 设计了一种流水线型16位80 MSPS A/D转换器, 内核采用“3+4+3+3+3+3+3”七级流水线, 前端缓冲器用于减小第一级MDAC采样网络回踢信号对A/D转换器线性度的影响。采用环栅器件、N+/P+双环版图等设计加固技术。A/D转换器采用018 μm CMOS工艺, 工作电源电压为33 V和18 V, 在时钟输入频率为80 MHz和模拟输入频率为361 MHz时, ADC的功耗≤11 W、信噪比SNR≥738 dB、无杂散动态范围SFDR≥88 dBFS。电离总剂量150 krad(Si)辐照后, ADC的信噪比SNR变化量≤03 dB、无杂散动态范围SFDR变化量≤1 dB; Bi离子辐照下ADC的电流增加≤4 mA。

像素级模数转换器因其独特的集成位置而具有高帧频、大动态范围、低功耗及低噪声等优点，广泛应用于红外、可见光及太赫兹成像等领域。文章介绍了主流像素级模数转换器结构的原理，综述了像素级模数转换器在动态范围、功耗、面积及噪声等性能参数的研究进展，最后分别比较和总结了各改进方向的几种关键技术并做出展望。

为了提高用于低噪声CMOS图像传感器的单斜模数转换器（SS ADC）的量化速度，提出一种基于SS ADC的根据输入光强确定采样次数的相关多次采样（CMS）技术。利用数字模拟转换器（DAC）输出信号的差分特性，根据输入电压大小，分别按照不同的方式选择正/负斜坡输入到比较器中。当输入电压信号较小时，控制斜坡形状，使采样次数为4；当输入电压信号较大时，使采样次数为2。采用110 nm的CMOS工艺，时钟频率为400 MHz，行转换时间为23 μs，分辨率为11位，量化范围为1 V内。仿真结果表明：所提技术的微分非线性（DNL）达+0.6/-0.3LSB，LSB指最低有效位，积分非线性（INL）达+0.7/-0.9LSB；最低噪声为82 μV；与传统的采样次数为4的CMS技术相比，在不增加低照度下噪声的同时，将A/D转换周期节约了13 μs。

采用0.13 μm CMOS工艺,设计了一种用于模数转换器时钟电路的电荷泵。在共源共栅充/放电流源与其偏置电路之间增加传输门,有效地抑制了电荷泵关闭时产生的漏电流。同时,采用电流源提升技术,有效地提高了电荷泵充/放电电流支路的阻抗,抑制了沟道长度调制效应的影响,提高了电荷泵的电流匹配性。仿真结果表明,在1.2 V电源电压、20 μA输出电流的条件下,输出电压的变化范围为0.13~0.93 V时,该电荷泵的充/放电电流失配低于1%。

物联网和人工智能等应用的快速发展需要各种类型高灵敏度传感器的支撑,而传感器获取信号的质量和获取效率在很大程度上取决于读出电路中模数转换器(ADC)的性能。文章在简要介绍2种典型全集成传感器的特点和工作原理的基础上,详细讨论用于传感器信号获取的ADC研究进展,主要包括目前被广泛研究和应用的4类ADC(Σ-Δ ADC、逐次逼近型ADC、双积分型ADC以及混合型ADC)的工作原理、优缺点、应用范围和发展动态。

设计了一种适用于心电信号处理的连续时间LCADC电路。电路去掉了传统电压模式的DAC模块, 采用了N-bit电流舵DAC, 解决了传统电压模式DAC存在的电容漏电问题。该电路包括一个电压至电流转换器、7-bit电流舵DAC、电平交叉检测模块以及偏移标准补偿模块。电路采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计, 电源电压为1 V。仿真结果表明, 整体电路功耗为8.1 μW @500 Hz。通过MATLAB对数据进行处理, SNDR为53.8 dB @500 Hz, ENOB达到了8.64 bit, 输入信号范围内SNDR范围为52.8~63.6 dB, 电路功耗范围为7.3~8.5 μW。该电路适用于低频心电信号的采集。

随着物联网、移动设备等应用的发展, 图像传感器作为信息感知重要的窗口, 需求不断增长。模数转换器是图像传感器的重要组成部分, 负责将探测到的模拟信号转换为数字信号, 不仅增加了系统的抗干扰能力, 提升了系统的性能, 还有助于在片内实现数据处理, 提高系统集成度。为了适应图像传感器朝着大阵列、高帧频、低功耗、小像素尺寸等方向的发展趋势, 模数转换器在速度、功耗、面积等方面存在挑战。文章概述了应用于图像传感器的模数转换器的几种主要架构, 分析了这几种架构的优缺点, 总结了研究进展以及未来的发展方向。