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近年來，隨著數字信號處理技術的迅猛發展，數字信號處理技術廣泛地應用于各個領域。因此對作為模擬和數字系統之間橋梁的模數轉換器（ADC）的性能也提出了越來越高的要求。低電壓高速ADC在許多的電子器件的應用中是一個關鍵部分。由于其他結構諸如兩步快閃結構或內插式結構都很難在高輸入頻率下提供低諧波失真，因此流水線結構在高速低功耗的ADC應用中也成為一個比較常用的結構。
作為流水線ADC前端的采樣保持電路是整個系統的關鍵模塊電路之一。設計一個性能優異的采樣保持電路是避免采樣歪斜（timing skew）最直接的方法。
本文基于TSMC 0.25μm CMOS工藝，設計了一個具有高增益、高帶寬的OTA，并且利用該OTA構造一個適用于10位，100 MS/s的流水線ADC的采樣保持電路。文章討論了適宜采用的跨導運算放大器的結構以及對其性能產生影響的因素和采樣保持電路的結構，最后給出了仿真結果。
OTA的設計
1、OTA結構
在2.5 V的電源電壓下，雖然套筒式共源共柵結構具有高速、高頻、低功耗的特點，但由于套筒式結構的輸出擺幅低，不太適合低壓下的設計。因此折疊式共源共柵的運放結構是一個較好的選擇，如圖1（a）所示。由于該OTA將用于閉環結構，為了減少輸入端的寄生電容，采用了NMOS管作為輸入管。
圖1
本文采用如圖1（b）所示的增益自舉電路結構。放棄使用四個單端輸入-單端輸出的運放是因為后者不僅會增加功耗和面積，而且由于不可避免地采用電流鏡結構會引入鏡像極點，限制了OTA的頻率特性，使其單位增益帶寬變小。為了提供最大的輸出擺幅，放大器A2必須采用NMOS的輸入差動對。同理，放大器A1必須采用PMOS作為輸入差動對。
作為流水線ADC前端的采樣保持電路是整個系統的關鍵模塊電路之一。設計一個性能優異的采樣保持電路是避免采樣歪斜（timing skew）最直接的方法。
本文基于TSMC 0.25μm CMOS工藝，設計了一個具有高增益、高帶寬的OTA，并且利用該OTA構造一個適用于10位，100 MS/s的流水線ADC的采樣保持電路。文章討論了適宜采用的跨導運算放大器的結構以及對其性能產生影響的因素和采樣保持電路的結構，最后給出了仿真結果。
OTA的設計
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在2.5 V的電源電壓下，雖然套筒式共源共柵結構具有高速、高頻、低功耗的特點，但由于套筒式結構的輸出擺幅低，不太適合低壓下的設計。因此折疊式共源共柵的運放結構是一個較好的選擇，如圖1（a）所示。由于該OTA將用于閉環結構，為了減少輸入端的寄生電容，采用了NMOS管作為輸入管。
圖1
本文采用如圖1（b）所示的增益自舉電路結構。放棄使用四個單端輸入-單端輸出的運放是因為后者不僅會增加功耗和面積，而且由于不可避免地采用電流鏡結構會引入鏡像極點，限制了OTA的頻率特性，使其單位增益帶寬變小。為了提供最大的輸出擺幅，放大器A2必須采用NMOS的輸入差動對。同理，放大器A1必須采用PMOS作為輸入差動對。
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