面向低空飞行器惯性导航的14位40 MSa/s流水线ADCOA

针对低空飞行器对高机动性、强干扰环境的适应需求,其惯性导航系统对核心传感单元的精度与可靠性提出了严苛要求。选择光纤陀螺作为惯性导航系统的核心传感单元时,陀螺内部信号处理链路对模/数转换器提出了高速、宽动态范围、小型化及强环境鲁棒性的要求。基于对光纤陀螺中常用的进口ADC芯片AD9245实现国产替换的考虑,设计了一款14位采样精度、40 MSa/s转换速率的流水线模/数转换器,与AD9245相比,设计特色在于:①面向光纤陀螺的应用需求,重点考虑了ADC在复杂环境下的高稳定性及鲁棒性;②将差分输入摆幅与共模电平解耦为两个独立的可调参量,适配不同前端驱动电路,提升ADC在光纤陀螺中的通用性;③设计了覆盖流水线各级偏置电流、采样保持与首级放大器、时钟延时、非交叠时间、片上稳压器及参考电压的全链路模拟域多参数可编程修调机制,可以提升针对不同光路、算法的组合适配性。所设计电路采用130 nm CMOS工艺实现流片验证,测试结果表明:在40 MS/s采样率、输入信号为10 MHz时,模/数转换器的信噪比SNR为65.91 dB,无杂散动态范围SFDR为78.87 dBc,有效位数为10.66,工作时整体功耗为369 mW。所设计的模/数转换器提供了面向光纤陀螺闭环调制系统的国产化方案,可在低空飞行器惯性导航中提供高可靠的数据转换。