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[求助] 如何设计PIPELINE ADC中的开关,附上自己的设计原理图

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发表于 2013-6-26 20:24:55 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 wjx197733 于 2013-6-27 05:55 编辑

最近把几年前做的一个10位50MHz的PIPELINE ADC整理了一下。整体设计大家可以看附件,用得是simc 1p5m的工艺,方便的话,大家可以用cadence spectre仿真一下。共模电平是1.65V,正参考电压是1.9V,负参考电压是1.4V。下面是1024点的fft仿真结果。
fft.JPG


但是这个设计里面还是有很多问题。首先,以采样保持电路为例,电路图中采样保持电路的输出分别为SHN和SHP。仿真发现才采样周期和放大周期里面,SHP和SHN的输出的共模输出不一样,而且在这两个周期里面,共模电平也不太稳定;第8级的输出VON8和VOP8也有类似的现象。下面是仿真结果:
von8_vop8.JPG shn_shp.JPG

第二,第8级输出为VON8和VOP8,用spectre的calculator画出VON8-VOP8的波形,下面是仿真结果:
vo8_1.JPG vo8_2.JPG


波形显示VON8-VOP8不太稳定,在仿真刚开始的1.7u左右,VON8-VOP8 的值在150mV左右开始下降,然后这个值就一直下降,仿真到22u左右的时间时,VON8-VOP8 的值就下降到127mV左右了。个人感觉结果不靠谱,这个值应该一直在127mV左右才对吧。

出现上面的两问题,我感觉还是电路中的开关没有设计好。所以发这个帖子向大家请教一下,如何设计PIPELINE ADC中的开关?请大家指点一下。谢谢!!
最后附上我的设计,以及仿真库。如果大家能帮我仿真一下,那就太好了!!
PIPELINE_ADC_10BITS_50MHz_20130624.tar.gz (861.93 KB , 下载次数: 411 )

smic18mm2008.zip

6.53 MB, 下载次数: 462 , 下载积分: 资产 -3 信元, 下载支出 3 信元

 楼主| 发表于 2013-6-27 13:34:28 | 显示全部楼层
没人回复啊。大家是怎么设计开关的?
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发表于 2013-6-27 14:04:41 | 显示全部楼层
鄙人愚见,输出共模不一样可能是电路不对称造成的,如果这是一个之前设计好的AD,则可能是输入swing导致输出的某一侧的管子到达线性区,可以从瞬态看看关键管子的vds及vdsat。共模不稳定可能是共模反馈力度过大造成的,如果是开关电容的共模反馈,可以改变共模采样电容及反馈电容的比值试试。
至于开关,大概就是带宽和寄生了,前辈经验似乎是,THA开关的带宽达到运放带宽的4~5倍都不为过,尺寸大带宽大,当然寄生也就越大。
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 楼主| 发表于 2013-6-27 14:26:23 | 显示全部楼层
您好fayfay,谢谢您的回复,同时有3个问题请教您一下:
1.您提到的“输入swing导致输出的某一侧的管子到达线性区”是不是指电路从采样模式进入放大模式后,不能出现“摆率”的过程?
2.您提到的“共模反馈力度过大”如何理解?
3.您提到的“THA开关的带宽”如何理解?

再次向您请教,谢谢!!!
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发表于 2013-6-27 17:17:29 | 显示全部楼层
覺得若是output common mode voltage會有你說的變異程度,那麼FFT之後的ENOB不可能有9.8 bit這麼好!
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 楼主| 发表于 2013-6-27 20:07:25 | 显示全部楼层



我这个结果也只是在tt情况下仿真出来的。fft分析的程序就在http://bbs.eetop.cn/viewthread.php?tid=284358&highlight=下载。难道fft程序有问题?兄弟,方便的话帮我仿真一下
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发表于 2013-6-28 07:23:03 | 显示全部楼层
回复 4# wjx197733


    额,其实鄙人也是菜鸟,愚见而已。
1  进入线性区指,晶体管本来应该在输入范围的各点都有vds>vdsat,但由于设计之时没完全cover,致使在输入的某点以上,一些管子进入线性区,这会导致P、N极输出共模不一致。
2  共模反馈也会出现不稳定的情形,之前鄙人利用理想共模反馈仿真时,发现当反馈的倍数设定过高时,会出现阁下的图示情况,于是臆断阁下的可能是类似问题。
3  THA的带宽是运放带宽和开关带宽共同决定的,可以将开关带宽类比于运放带宽的概念,都是settle time。不过,要是阁下开关尺寸很大的话,开关的带宽可能都没啥影响了。
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 楼主| 发表于 2013-6-28 09:07:31 | 显示全部楼层


   
回复  wjx197733


    额,其实鄙人也是菜鸟,愚见而已。
1  进入线性区指,晶体管本来应该在输入范围 ...
fayfay 发表于 2013-6-28 07:23




   回头再仿真一下放大器的输入管。

还希望大家都来指点一二啊!
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发表于 2013-6-28 10:03:37 | 显示全部楼层
回复 8# wjx197733


    不一定是输入管,输出管,bias管都看看吧。
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 楼主| 发表于 2013-6-28 10:51:21 | 显示全部楼层


   
回复  wjx197733


    不一定是输入管,输出管,bias管都看看吧。
fayfay 发表于 2013-6-28 10:03




    您做过pipeline adc吗?
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