寬帶模擬開關

　　良好的模擬輸入開關是一個超高速A/D轉換器實現優(yōu)異性能的基礎，因此在轉換器的設計中，一個高帶寬、低失真的模擬開關是必不可少的。要使開關具有低失真特性，最基本的思想就是使得開關的柵源電壓與輸入信號無關，并盡可能地消除體效應的影響。本文設計的模擬開關電路結構如圖3所示。

　　圖3中，N1、N2、P1、P2、P6、P7、N9等晶體管組成了低失真、寬帶NMOS開關;其它部分用于控制開關的開啟與關斷;V1、V2是直流偏置電壓。電路的工作過程如下：當時鐘CLK1為高電平時，節(jié)點①為低電平，適當的V1、V2偏置使得P9、P10、N11均導通，所以節(jié)點④被偏置到Vdd電位，P8管導通，使得節(jié)點③的電位近似為2Vdd，從而P7和N9導通，并為N1和P1通路提供偏置電流，開關N2導通，最終N2的柵源電壓等于N1和P1的開啟電壓之和。反之，當時鐘CLK1為低電平時，節(jié)點④被電容N10自舉到接近2Vdd的電位，由于節(jié)點⑦的電位也近似為2Vdd，故P8截至，同時節(jié)點②為低電位，N4管導通，最終使得節(jié)點⑥為低電平，NMOS開關N2關斷。

　　高速混合型比較器

　　模數轉換器通過比較器才能產生最后的輸出碼，需要數量較多的比較器。比較器會為模數轉換器帶來延遲、精度、功耗、輸入電壓范圍、輸入阻抗以及芯片面積等諸多方面的影響。比較器的性能，特別是速度和精度，會直接決定模數轉換器所能夠實現的性能。

　　在高速A/D轉換器的設計中，一般都采用動態(tài)鎖存再生比較器。動態(tài)鎖存比較器內部包含一個交叉耦合的正反饋回路，從而能夠大大地提高比較器的速度。同時由于動態(tài)比較器在復位過程中，電路中沒有直流通路，所以相對靜態(tài)比較器，其靜態(tài)功耗大大減小。這種結構的不足之處是在復位狀態(tài)和再生狀態(tài)之間還存在一個過渡狀態(tài)，用于完成共源節(jié)點電位的建立，會影響比較器的再生速度。在再生狀態(tài)時，比較器電路中會有很大的動態(tài)電流，會產生比較大的動態(tài)誤差。由于本設計前級電路的增益足夠大，能夠使得比較器自身的失調電壓被忽略。因此，在進行比較器的設計時，可放寬對于失調電壓的要求，著重提高比較器的再生速度。

　　本文所設計的比較器如圖4所示。CLK為高電平時，M13、M16、M20、M23開啟，再生級的N2、N3會被復位到相同的電位。而由于M17被一個預設的直流電平偏置，這時節(jié)點N1仍會維持在一個較高的電位。當CLK為低電平時， M13、M16、M20、M23均關閉，比較器工作在再生狀態(tài)。前級電路的輸入VINN、VINP通過M14、M15輸入到鎖存再生級。M11和M12構成了一組正反饋，正反饋使得N1、N2的輸出電位被分離成一組不平衡的輸出(一端為高接近VDD，一端為低接近GND)。這一組非平衡的輸出經過輸出鎖存級進一步的調整后，產生最終的比較器輸出信號。

　　與傳統(tǒng)的動態(tài)鎖存式比較器相比，增加了一個由預設直流電平偏置的管子M17，M17會在比較器的工作過程之中一直穩(wěn)定地提供一個恒定的靜態(tài)電流，從而大大提高了比較器的再生速度，完全滿足本文轉換器設計對于比較器速度的要求。