Высокоскоростные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) с высоким разрешением и скоростью передачи в основном реализованы с использованием конвейерной архитектуры. Операционные усилители с высоким коэффициентом усиления и линейной обратной связью часто используются для обеспечения линейности усилителей выборки и хранения и конвейерных каскадов. Для достижения разрешения более 14 бит операционные усилители должны иметь усиление по напряжению более 90 дБ, что приводит к снижению скорости. Таким образом, существует несколько опубликованных АЦП, которые могут достигать как разрешения более 14 бит, так и частоты дискретизации более 100 МС/с. Потребляет 1,4 Вт мощности.
КМОП-АЦП использует цифровую калибровку для снижения требований к операционным усилителям. Но он обеспечивает только 70 дБ общего гармонического искажения (THD) при частоте дискретизации 100 МС/с. Одиночный усилитель выборки и хранения (SHA) используется, чтобы избежать ошибки фазы выборки между двумя каналами. SHA использует конфигурацию схемы предварительной зарядки, чтобы снизить требования к операционному усилителю, который должен работать с максимальной тактовой частотой 125 МГц. Цифровая калибровка используется для поддержания линейности преобразования каждого аналого-цифрового канала, а также для исправления рассогласования по усилению и смещению между двумя каналами. Калибровка выполняется непрерывно, без прерывания обычных операций A/D. Микросхема АЦП изготовлена по технологии CMOS 0,18 мкм 1P6M с MIM-конденсаторами и работает от одного источника 1,8 В.
АРХИТЕКТУРА АЦП
Блок-схема АЦП состоит из одного устройства выборки хранения (SHA) и двух идентичных каналов аналого-цифрового преобразования (A/D). Использование одного SHA позволяет избежать ошибок перекоса выборки между двумя каналами. Несовпадение смещения и усиления между двумя аналого-цифровыми каналами корректируется в внутренней цифровой области. Окончательный цифровой выход получается путем мультиплексирования выходов двух аналого-цифровых каналов.
Два случайных прерывателя, CHP1 и CHP2, помещаются перед двумя аналого-цифровыми каналами соответственно. Прерыватели могут мультиплексировать выходы SHA для выполнения операции временного чередования. Они также делают случайной полярность дискретизированного входа, воспринимаемого двумя аналого-цифровыми каналами, так что общие смещения аналого-цифровых каналов могут быть откалиброваны. Прерыватели управляются двоичной случайной последовательностью. В конвейере используется схема цифровой калибровки фона на основе корреляции для достижения высокой линейности.
КАЛИБРОВКА И ЦИФРОВОЕ КОДИРОВАНИЕ.
Цифровая калибровка фона используется для обеспечения линейности преобразования каждого аналого-цифрового канала. После перехода в этап конвейера можно откалибровать, не прерывая его нормальную операцию АЦП. Чтобы уравновесить коэффициенты преобразования двух аналого-цифровых каналов, умножитель умножает на коэффициент коррекции усиления и генерирует поток. Общее смещение по постоянному току аналого-цифрового канала извлекается из потока фильтром нижних частот.