一種用于高速ADC的采樣保持電路的設計

在電路的輸入端加一個正弦波信號(Vpp為2 V，頻率為10 MHz)，輸出端在保持相時能在4 ns內穩定到1 V，這滿足100 MHz采樣頻率的要求。

將該OTA應用到圖3所示的采樣保持電路中，輸入幅值為1 V的差分正弦信號，輸出信號如圖6所示。由圖可知，保持值與輸入信號的采樣值之間的差值小于0.3 mV。對于10位精度的ADC來說，采樣保持的誤差應該小于 ，即0.488 mV。因此該采樣保持電路可以應用于10位ADC中。

測量動態特性最直接的方法是對其輸出做快速傅里葉變換(FFT)。無雜散動態范圍(spurious freedynamic range，SFDR)是衡量動態性能的一個重要的技術指標。SFDR是指所能處理的最大和最小信號之比。它與輸入信號的幅度無關，因此，用它表示的動態性能更具有普遍意義。

式中：fin是輸入頻率；fs是采樣頻率；Nwindow是記錄的正弦波的周期數，它必須是一個質數。測量FFT的頻譜圖可知當輸入信號fin=5.175 8 MHz時，SFDR為81 dB；當輸入信號fin=47.949 2 MHz(約為奈奎斯特采樣頻率)時，SFDR為80 dB。

4 結論

本文設計了一個可應用于10位、100 MS／s流水線ADC前端模塊的采樣保持電路。采用增益提升技術使得采樣保持電路中的OTA達到100 dB的增益，并且GBW達到1 GHz，達到0.05％精度的建立時間小于4 ns。采用上述OTA的采樣保持電路在100 MHz采樣頻率下，當輸入信號的頻率為5.175 8MHz時，SFDR為81 dB。當輸入信號的頻率為47.949 2 MHz(約為奈奎斯特采樣頻率)時，SFDR為80 dB。與近期國內外同類電路進行比較，比較結果如表2所示。由表2可知，該采樣保持電路在性能上還是不錯的。