1Ms%2fsCMOS%2fSIMOX八位A%2fD转换器技术的研究.pdfVIP

1Ms／sOMOS／SlMOX八位A／D转换器 技术研究 刘永光张正番 (电子部二十四研究所，重庆，400060) 摘要 SIMOX是一种新型的SOl材料。用它制作的CMOS电路实现了全介质隔离． 具有无闭锁、速度快、抗辐照等优点．本文采用CMOS／SIMOX-r艺研制IMsample／s 八位A／D转换器． 该A／D转换器采用半闪烁型结构．由两个四位全并行A／D转换器实现八位转 挠．电路共有j1个比较器，采用斩波稳零型结构。它具有结构简单和失调补偿功 能．电路采用多品电阻网络、ROM译码、三态输出． m 电路采用suCMOS／SIMOX工艺制作．5v单电源工作．O--5V模拟电压输 入。电路由2100个器件组成，芯片面积3．53×3．07ram2． 关键词lSIMOX。A／D转换器．半闪烁型 1．概述 J 模拟信号处理过程中受到带宽、噪声、干扰等影响，信号就会失真，甚至根 一 本无法进行处理．所以，人们宁愿采用数字处理而不直接进行模拟信号处理．但 在自然界中．所有信号均为模拟信号。要进行数字处理，就必须先将模拟信号变 为数字信号． A／D转换器就是将模拟信号转换为数字信号。 ‘ 采用体硅CMOS工艺制作．由于存在寄生电容，降低电路速度。从而人们 on 研究新材料来改善电路性能，提出了SOI(SiliconIsulat00技术。由于SOI抗辐 照。速度快，集成密度高。它的发展速度较快。最早进入实用化的SOI材料是SOS 材料，1979年，就己研制出6位20MHzCMOS／SOS刖D转换器【．】。后期发展起 来的SIMOX材料比SOS具有更大的优点．它的速度和功耗优于体硅电路。搁，SOl CMOS技术在亚微米、深亚微米VLSFULSI领域具有较大的潜力． 体硅CMOS器件主要存在两个缺陷：源、漏扩散区与衬底之间的寄生电容， 和闭锬效应。而SIMOX器件(如图1所示)由于它实现了介质隔离，它与PN结隔 离的体硅相比，具有无闭锁、高速、低功耗、高封装密度和抗辐照能力强等优点 【‘H7】，同时，它的工艺可与现有的CMOS工艺兼容，在设计上和体硅电路相同， 202 刘永光张芷番：IMs／sCMOS／SIMOX八位A／D转换器 所以．SIMOX技术具育较囊的优势。 二十四所从八十年代末开始．从事 SlMOx工艺及器件的研究工作，并在SOl 器件研究上取得较大的进展。在“八五” 期间，研制出了薄膜CMOS／SIMOX四双 逦鋈鳓r}^翟蘸囊嚣 向模拟开关。从“九五”开始，二十四所 ,∥，，t7／。y／，一／一／_／广／芦／力 开始开展薄膜CMOS／SIMOXA／D、D／A研 究工作。 背栅(树姻 本文采用CMOS／SIMOX技术研制的 八位A／D转换器，电路采用半闪烁结构， vc2 微处理器兼容。它的采样速率为tMs／s， 图l薄膜SOlN沟道MOSFET削 元件数为2100个，芯片面积仅3．53x3．07 面图 mm2． 2．A／D转换器电路设计 2．1电路结构 2所示。电路由粗量化器(离四位AD．DA)、细量化器(低四位A／D转换器)、时序