在电路的输入端加一个正弦波信号(Vpp为2 V,频率为10 MHz),输出端在保持相时能在4 ns内稳定到1 V,这满足100 MHz采样频率的要求。
将该OTA应用到图3所示的采样保持电路中,输入幅值为1 V的差分正弦信号,输出信号如图6所示。由图可知,保持值与输入信号的采样值之间的差值小于0.3 mV。对于10位精度的ADC来说,采样保持的误差应该小于 ,即0.488 mV。因此该采样保持电路可以应用于10位ADC中。
测量动态特性最直接的方法是对其输出做快速傅里叶变换(FFT)。无杂散动态范围(spurious freedynamic range,SFDR)是衡量动态性能的一个重要的技术指标。SFDR是指所能处理的最大和最小信号之比。它与输入信号的幅度无关,因此,用它表示的动态性能更具有普遍意义。
式中:fin是输入频率;fs是采样频率;Nwindow是记录的正弦波的周期数,它必须是一个质数。测量FFT的频谱图可知当输入信号fin=5.175 8 MHz时,SFDR为81 dB;当输入信号fin=47.949 2 MHz(约为奈奎斯特采样频率)时,SFDR为80 dB。
4 结论
本文设计了一个可应用于10位、100 MS/s流水线ADC前端模块的采样保持电路。采用增益提升技术使得采样保持电路中的OTA达到100 dB的增益,并且GBW达到1 GHz,达到0.05%精度的建立时间小于4 ns。采用上述OTA的采样保持电路在100 MHz采样频率下,当输入信号的频率为5.175 8MHz时,SFDR为81 dB。当输入信号的频率为47.949 2 MHz(约为奈奎斯特采样频率)时,SFDR为80 dB。与近期国内外同类电路进行比较,比较结果如表2所示。由表2可知,该采样保持电路在性能上还是不错的。