面向无人机宽带雷达前端的超高速Flash ADC设计OA

针对低空无人机在自主飞行、避障探测和低空巡检等场景中对雷达前端高速、低时延数据转换电路的需求,设计了一款基于12 nm CMOS工艺的4位20 GSa/s Flash模/数转换器(ADC)。设计的Flash ADC从高速动态比较器、时间域辅助判决两个方面进行优化。ADC由基准电压生成电路、高速动态比较器阵列、时间比较器辅助判决电路以及数字编码电路组成。优化后的动态比较器通过增强再生能力和减小关键节点寄生等方式提高了高速采样下的小信号判决能力;同时,采用时间比较器替代传统SRLatch辅助判决方案,将相邻比较器输出之间的电压判决关系进一步转换为时间域判决,从而降低电路的整体功耗。仿真结果表明,在1 V电源电压、20 GSa/s采样频率和2 GHz输入频率下,该ADC实现了3.8位有效位数,SNR为26.12 dB,SNDR为24.69 dB,SFDR为34.35 dB。其中,ADC功耗为70 mW,对应FoM约为250 fJ/conversion-step。