一种单端10-bit SAR ADC IP核的设计

2 版图设计与系统仿真

本设计基于Cadence Virtuoso版图编辑工具对SAR ADC进行布局布线和版图绘制。电容阵列采用MIM(metal-insulator-metal)电容，提高了工艺兼容性，减小了成本。在版图布局方面，电容阵列采用对称的布局方式进行布局，有效地减小了电容匹配误差。由于本文的逐次逼近寄存器及控制电路是采用verilog编码，并通过Encounter工具生成的数字电路，因此本文将数字电路和模拟电路分开布局，并用电地环进行隔离，以防止相互干扰。电路版图如图7所示，芯片版图面积约为800μmx340μm。最后利用Assura软件从版图生成了带寄生参数的网表，并进行了后仿真，以验证电容不匹配及寄生参数等对电路的精度、速度的影响。在采样速度为1-MS／s，信号频率为50 kHz的情况下，后仿真的3种工艺角结果如表1所示。从表1中可以看出，ADC的有效位数为9．3 bit左右，基本达到预期目标，可以正常工作。


3 结论

文中设计了一种单端10-bit SAR ADC IP核，分析了整个系统的主框架和数模转换电路(DAC)以及比较器。采用XFAB 0.35μm CMOS工艺，利用Cadence Spectre软件，对系统进行了仿真。仿真结果表明在电源电压3．3 V，输入电压范围0～1．5 V，采样速率为1 MHz，输入信号频率50 kHz的情况下，测得有效位数ENOB为9．37 bit，SNR为58．69 dB，SFDR为72．86 dB，THD为67．51 dB，SNDR为58．16 dB，功耗仅为
4 mW。满足设计需求，可以应用于单端输入信号电路中。