今年的ISSCC刚开过不久,因为疫情的关系,会议参与者可以在线上享受视听的盛宴。即使没有参加会议,相信也已经拿到了论文和对应ppt,有了一个大致的浏览。
我最先看的便是奈奎斯特ADC部分,它延续了ISSCC一直以来的高质量的特点,或者性能突出,或者立意新颖,或者二者兼具,可谓神仙打架,精彩纷呈。
作为顶级会议,质量摆在那里,在此只是根据个人的理解做一些分析,以此抛砖引玉。
闲话少叙,让我们进入主题。
第一篇是来自University of Southern California的时间交织两步流水线时间域ADC。第一级采用了传统的Flash TDC,经过余量时间产生器,时间差信号传到第二级。
第二级采用可调延迟单元的逐次逼近型TDC,这个是核心点之一。通过可调延迟单元的设计,相比于传统的逐次逼近型TDC,显著节省了延迟单元的数量。可调延迟单元因为多了额外的控制端,逻辑会相对复杂了一点。
众所周知,逐次逼近型结构,因为需要一次一次的比较,需要许多的位转换周期才能完成一次的量化,这样速度是很低的,相比于Flash结构有显著的速度劣势。
此文的第二个核心点,就是针对上述的问题,采用了延迟跟踪技术的流水线SAR TDC,解决速度低的问题。
既然是跟踪,就涉及谁跟踪谁的问题。本文设计为SAR TDC部分,位控制时钟跟踪每一位。这就要求时钟的延迟要跟每一位整个产生过程的延迟保持一致。通过这种方式,把SAR TDC的每一位也给流水线工作起来了,显著提升了速度。此技术应该是本文最核心的技术,SAR TDC的速度得到很大程度的提升。
再者为了进一步提升速度,采用时间交织技术,将整个ADC速度提升为原来的两倍。
时间域ADC,一开始需要将电压信号转化为时间信号,如上图的左下部分,将差分结构的斜坡产生器电容一端相连接,另一端向上拉,可以得到很好的性能。
上图的右下部分为可跳延迟单元模块的结构,可以发现相比于单纯的反相器延迟链,结构复杂了一点。
第一级Flash TDC解完4b后,通过余量时间产生器,将余量时间差传给第二级的延迟跟踪的流水线SAR TDC,完成后面的5位的转换。下图为具体的FLASH TDC和余量时间产生器结构。
以上就是奈奎斯特ADC部分的第一篇,可谓性能与idea齐飞。