一款基于200 MHz带宽、163 dB峰均功率（FoM）压控振荡器（VCO）的MASH 3-1 ΔΣ模数转换器（ADC），采用全通滤波器（All-Pass-Filtering）和Gm-C积分器，集成在16纳米FinFET工艺中

《IEEE Journal of Solid-State Circuits》：A 200-MHz-BW 163-dB-FoM VCO-Based MASH 3-1 ΔΣ ADC With All-Pass-Filtering Gm-C Integrator in 16-nm FinFET

功率高效的VCO基宽频带MASH 3-1 delta-sigma调制器设计，提出全通滤波器Gm-C积分架构，通过动态元件匹配降低DAC校准需求，抑制谐波失真。在16nm FinFET工艺下实现4GS/s采样率，SFDR达85.5dB，SNDR 65.5dB，功耗33mW，面积0.08mm2，Schreier FoM达163.3dB。

　　

摘要：

本文介绍了一种基于高效能、电压控制振荡器（VCO）的宽带连续时间多级噪声整形（MASH）3-1 delta–sigma调制器，专为新兴的高数据速率无线应用设计。为了解决宽带低采样率（OSR）条件下功耗和非线性问题，本文提出了一种全通滤波Gm-积分器。该架构将全通滤波器（APF）集成到Gm- delta–sigma调制器的输入并联反馈前端积分器中，以实现路径延迟对齐和数模转换器（DAC）滤波，并通过重新计算系数来恢复噪声传递函数（NTF）。这种技术有效抑制了伪虚拟地节点处的残余电压波动，减少了环路滤波器中的信号泄漏，从而降低了Gm-积分器的线性要求和功耗。此外，利用VCO量化器的固有动态元件匹配（DEM）功能，可以显著降低反馈DAC的匹配要求，从而实现无需DAC校准的设计。VCO量化器引起的谐波失真通过非线性消除得到了抑制。该原型模数转换器（ADC）采用16纳米FinFET工艺实现，具有Gm-积分器，其在200 MHz带宽内、4 GS/s采样率下实现了85.5 dB的峰值无杂散动态范围（SFDR）和65.5 dB的信噪失真比（SNDR），动态范围（DR）为68.5 dB。其功耗为33 mW，核心面积为0.08 mm2，Schreier优值（FoM）SNDR为163.3 dB。