亚阈模数转换电路结构及性能研究

随着微电子和信息技术的飞速发展，以数字处理技术为核心的片上系统逐渐进入更多领域，不同应用场合对片上系统处理速度、精度和功耗要求不同。在便携式、无线传感器网络、生物芯片等领域，功耗成为制约产品生命力的一项重要指标，低功耗技术成为目前的研究热点。模数转换电路(ADC)是模拟世界与数字处理技术间的接口，流水线型ADC是主流的中等精度和速度ADC。低功耗是ADC重要发展方向之一，目前ADC电路的实际功耗与理论值还相差100倍以上。降耗技术存在于集成电路设计制造各阶段，亚阈电路是近年来逐渐受到关注的晶体管级电路降耗重要方法之一，将电源电压降至阈值电压以下，使晶体管处于亚阈状态，电路支路电流控制在纳安级，实现超低功耗。但也存在电路工作速度低、对PVT参数敏感的问题。本项目旨在提出一种具有中等精度及速度的亚阈流水线型ADC新结构，探索利用亚阈电路超低功耗优势，保持电路一定工作速度及降低参数敏感度的方法。

低功耗ADC技术在便携式应用、无线传感器网络、生物芯片等领域有着广阔的应用前景。目前模数转换电路的实际功耗与理论值还相差100倍以上，亚阈电路是近年来逐渐受到关注的晶体管级电路降耗的重要方法之一，可将电源电压降至阈值电压以下，使晶体管处于亚阈状态，电路支路电流控制在纳安级，实现超低功耗。但也存在电路工作速度低、对PVT参数较敏感的问题。本项目在全面分析研究多种ADC电路结构和低功耗技术基础上，提出一种具有中等精度及速度的亚阈流水线型ADC新结构，并针对新结构中各核心组成电路模块进行了进一步研究，提出并设计了一种亚阈超低功耗运算放大器、一种亚阈基准源、一种低功耗动态锁存比较器，一种亚阈采样保持电路，完成了8位亚阈流水线ADC的设计与仿真，取得了良好的系统性能，为亚阈电路的推广应用打下了良好的基本。.三年来，课题组取得的主要学术成果有：在国际会议或期刊上发表发表学术论文18篇，其中EI检索会议论文5篇。培养硕士研究生21名，申请发明专利2项（1项已授权，1项公开），申请集成电路布图设计登记6项。10人次参加国内国际会议，邀请国际知名专家2人来华进行学术交流。