Предложен усилитель с емкостными входами и внутренней резисторной обратной связью для регулировки коэффициента усиления. Полученные характеристики (SFDR > 100 дБ, SNR > 120 дБ) обеспечивают 16-разрядную точность, необходимую для создания конвейерных АЦП аналогичной разрядности.
разностный усилитель, КМОП-КНИ, АЦП
Разностные усилители являются после входных устройств выборки-хранения (УВХ) вторыми по значимости элементами конвейерных аналого-цифровых преобразователей (АЦП), которые во многом определяют точностные характеристики и частоту преобразования АЦП. Как показала практика, основной причиной ухудшения этих характеристик в процессе эксплуатации АЦП (особенно в условиях воздействия специальных факторов) является использование переключаемых конденсаторов для преобразования аналоговых сигналов. Сами по себе конденсаторы, создаваемые в процессе изготовления кристаллов АЦП, обычно не вызывают претензий к качеству и надежности.
По-другому обстоит дело с МОП-транзисторами, которые используются в качестве ключей при переключении конденсаторов. Очень часто совсем незначительная на первый взгляд деградация характеристик этих транзисторов вызывает изменение зарядового состояния конденсаторов, которое приводит к заметному ухудшению точности входных УВХ и, в целом, всего тракта преобразования аналоговых сигналов.
К настоящему времени проблема входных УВХ во многом решена, в том числе, благодаря использованию методов предсказания входных аналоговых сигналов, которые позволяют исключить применение таких УВХ [1, 2].
Однако полностью исключить применение УВХ внутри АЦП пока не удается. И все же, если учесть, что требования к точности внутренних УВХ обычно ниже по сравнению с входными УВХ [3], то влияние внутренних УВХ становится соизмеримым с другими элементами конвейерных АЦП, например, с секционными АЦП, ЦАП и разностными усилителями. В этом смысле поиск безконденсаторных схемотехнических решений этих элементов становится актуальным.
1. U.S. Patent №5.266.952 (1993): Feed Forward predictive ADC.
2. Рембеза, С. И. Цифровое прогнозирование входного аналогового сигнала в 16-разрядном КМОП-АЦП с КНИ-подложкой [Текст] / С. И. Рембеза, В. С. Кононов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2013. - Т. 9. - № 2. - С. 27-32.
3. Chunlei Shi, Mohammed Ismail. Data converters for wireless standards eBook ISBN: 0-306-48006-9, © 2002 Kluwer Academic Publishers.
4. Кестер, У. Аналого-цифровое преобразование [Текст] / У. Кестер. - М. : Техносфера, 2007. - 1016 с.
5. C.J. Tseng. A 10-b 320-Ms/s Stage-Gain-Error Self-Calibration Pipeline ADC / Tseng C.J., Chen H.W., Shen W.T., Cheng W.C., Chen H.S. // IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2012. - vol. 47. - №6. - Рp. 1334-1343.
