《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Imec和瑞薩電子推出創(chuàng)紀(jì)錄的、面向新一代高帶寬無(wú)線接收器的ADC

世界首款11位250Msps SAR ADC實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的低功耗 - 僅1.7mW
2012-05-11

 

在國(guó)際固態(tài)電路研討會(huì)(ISSCC2012)上,imec和瑞薩電子株式會(huì)社(TSE:6723,以下簡(jiǎn)稱“瑞薩電子”)推出了創(chuàng)新型SAR-ADC(逐次比較性模數(shù)轉(zhuǎn)換器),大幅提升了能效和速度,面向符合新一代高帶寬標(biāo)準(zhǔn)要求的無(wú)線接收器,例如LTE-advanced和新興的Wi-Fi(IEEE802.11ac)。

SAR ADC具有能效高和外形小巧的特點(diǎn),從而讓該架構(gòu)對(duì)各種無(wú)線應(yīng)用都極具吸引力。SAR ADC是那些具有中等分辨率和采樣頻率的應(yīng)用的首選架構(gòu)。然而,符合新一代高帶寬標(biāo)準(zhǔn)(如LTE-advanced和新一代Wi-Fi)要求的無(wú)線接收器需要速度更高的ADC。這種新型SAR ADC架構(gòu)由imec和瑞薩電子合作開(kāi)發(fā)而成,滿足了對(duì)更快速的小型低功耗ADC的需求。新推出的ADC是一款超低功耗(1.7mW)、高分辨率(11位)、全動(dòng)態(tài)、兩步式交織流水線SAR ADC,在高達(dá)250Msps的采樣速率下實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的高能效- 每轉(zhuǎn)換步10fJ。它大幅提升了速率和采樣頻率,比現(xiàn)有的高級(jí)ADC IP模塊均高一個(gè)數(shù)量級(jí)。

這是通過(guò)基于imec先前的創(chuàng)新型ADC設(shè)計(jì)的新型轉(zhuǎn)換器架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的,巧妙地抓住了現(xiàn)代高級(jí)CMOS技術(shù)創(chuàng)造的機(jī)遇。設(shè)計(jì)采用全動(dòng)態(tài)電路,這樣功耗就與采樣頻率呈線性變化關(guān)系,最大限度地實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化,比較器是僅有的模擬模塊。

ADC原型采用40nm CMOS工藝制造而成,核心芯片面積為0.066平方毫米。測(cè)量顯示DNL(微分直線型誤差)和INL(積分直線型誤差)分別為0.8/-0.5和1.1/-1.5 LSB。動(dòng)態(tài)性能表現(xiàn)為在10Msps的速率下實(shí)現(xiàn)了62dB的SNDR(10.0 ENOB),而在高達(dá)250Msps的采樣速率下則能保持9.5 ENOB的水平。功耗為6.9pJ/轉(zhuǎn)換(70µW@10Msps和1.7mW@250Msps),從而實(shí)現(xiàn)了每轉(zhuǎn)換步7~10fJ的高能效。

在ISSCC上,imec和瑞薩電子還推出了一種連接ADC架構(gòu)與整個(gè)無(wú)線電架構(gòu)的新方法。為了提高整個(gè)接收器系統(tǒng)的能效和避免電壓型ADC系統(tǒng)內(nèi)的大型輸入電容器帶來(lái)的問(wèn)題,利用3.2-51.2mSiemens電流型可變?cè)鲆婵鐚?dǎo)器(VGA)來(lái)驅(qū)動(dòng)電荷型SAR ADC,而不會(huì)產(chǎn)生多余的消耗,大幅降低整個(gè)系統(tǒng)的總功耗降。采用40nm CMOS工藝制造而成的10位10-80Msps VGA-ADC在達(dá)到70dB的動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了5.45mA以下的低電流(在1.1V的電源電壓下)。

關(guān)于imec

Imec開(kāi)展世界領(lǐng)先的毫微電子學(xué)研究。利用其擁有的科學(xué)知識(shí)以及全球ICT、醫(yī)療保健和能源合作伙伴的創(chuàng)新能力,Imec提供了行業(yè)相關(guān)技術(shù)解決方案。在獨(dú)特的高新技術(shù)環(huán)境中,其國(guó)際頂尖人才致力于提供構(gòu)建模塊來(lái)改善可持續(xù)社會(huì)中的生活水平。Imec總部設(shè)在比利時(shí)魯汶,并且在比利時(shí)、荷蘭、中國(guó)臺(tái)灣、美國(guó)、中國(guó)大陸、印度和日本均設(shè)有辦事處。Imec員工數(shù)量約為1900名,包括500多名行業(yè)常駐研究員和客座研究員。2010年,Imec收入(P&L)為2.85億歐元。了解imec方面的更多信息,敬請(qǐng)登錄網(wǎng)站:www.imec.be。

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關(guān)于瑞薩電子株式會(huì)社

瑞薩電子株式會(huì)社(TSE:6723),是全球首屈一指的微控制器供應(yīng)商和高級(jí)半導(dǎo)體解決方案的首選供應(yīng)商,產(chǎn)品包括微控制器、SoC解決方案和各種模擬與功率器件。2010年4月,NEC電子公司(TSE:6723)和株式會(huì)社瑞薩科技合并成立了瑞薩電子株式會(huì)社,公司業(yè)務(wù)覆蓋了面向各種應(yīng)用的研究、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與制造。瑞薩電子株式會(huì)社總部設(shè)在日本,在全球20多個(gè)國(guó)家均設(shè)有分公司。欲了解更多信息,敬請(qǐng)?jiān)L問(wèn)網(wǎng)站:www.cn.renesas.com。

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