董嗣万,佟星元

(西安邮电大学 电子工程学院，陕西 西安 710121)

模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)即A/D转换器是连接模拟信号与数字信息间的桥梁。如光学采集、雷达系统、通讯基站和遥感等大型电子系统往往需要极高采样速率和极大量化能力的高速ADC。在5G通讯系统中，要求为用户提供100 MB/s～1 GB/s的体验速率[1]。因此，在高速通信电子系统中模数转换器的性能至关重要。

在近几十年的发展中，ADC产生不同类型的系统结构。各类型设计结构对各项性能的不同侧重性，需要考虑如何选择合适的设计结构，这为高速中高精度范围的ADC设计提出新的挑战[2]。

按照采样的方式来区分，ADC可以分为奈奎斯特采样ADC和非奈奎斯特采样ADC。非奈奎斯特ADC包含噪声整形(delta-sigma)型和事件驱动(level crossing)型ADC等。奈奎斯特采样方式的ADC常见的结构有闪烁型(flash)、流水线(pipelined)型、逐次逼近(successive approximation register，SAR)型、流水线逐次逼近(pipelined-SAR)型和压控振荡器(voltage control-based oscillator-based，VCO-based)型等。在高速通讯中，奈奎斯特采样方式的输入范围为采样率的一半，从而能够完整还原输入信号的采样方式，因此，奈奎斯特采样方式较为常见。

flash型ADC发展历史最早，但其多应用于高速低精度采样，对此不做详述。在高速(>100 MS/s)中高精度(>10 Bit)奈奎斯特采样方式的ADC中，pipelined型和SAR型ADC是较为传统的两类结构[3]。SAR型ADC常用于低速低功耗设计中[4]，而随着晶体管工艺制程进步，其在高速应用中的优势也日益显现。pipelined型ADC多用于高速采样，但其复杂的系统设计和功耗问题，制约着其发展。近些年来，随着电路结构技术的研究和发展，pipelined-SAR[5]和VCO-based 型ADC[6]被提出，并成为高速奈奎斯特采样ADC的热门结构。