流水线模数转换器(Pipeline ADC)是广泛应用的电子元件。现代信号处理系统的发展已对其精度、速度和功耗等性能提出更高要求。研究表明,在现有电路设计和工艺水平上对ADC进行校正和补偿,对提高ADC的性能非常有效。基于对流水线工作原理和误差机制的深入研究,提出了一种适用于10位100Msample/s流水线ADC的新型冗余校正技术。该技术目的在于校正比较器的失调,实现溢出判断功能,以提高系统线性度。首先,通过研究流水线采样保持电路、子ADC、子DAC和残差放大级的主要误差机制,用函数表达式将误差等效到采样输出端,量化各部分误差对系统性能的影响。分析结果表明,第一级的精度对系统线性度的影响是至关重要的。然后,在深入分析冗余位算法的基础上,提出了新型的校正算法,针对传统算法不能判断信号超出ADC处理范围的不足,增加了溢出判断功能,既能有效校正比较器的失调,又防止了信号溢出时的误码输出,保证了系统的性能。该算法是通过改变第一级子AD结构和编码逻辑以及增加两部分数字电路得以实现的。在0.35μm工艺水平下,通过折衷考虑提高系统线性度和降低功耗的要求,将流水线第一级精度取为2.5位,采用改进的冗余位算法,并结合全差分结构,下底板采样等技术对一个(2.5+1.5×5+3)结构的10位100Msample/s流水线ADC系统进行校正。另外,在数字输出级设计了二进制码和移码两种编码方式,使ADC有更大的应用范围。基于SMIC 0.35μm /3.3V 2P3M Si-CMOS标准工艺模型,采用HSPICE软件对该流水线ADC系统进行模拟仿真。输入斜波信号对ADC进行瞬态分析表明:系统DNL≤±1/2LSB;比较器±1/2LSB内的失调能被有效的校正;溢出位OR能正确判断输入是否超出工作范围。输入频率为49.902MHz的满幅(±500mV)正弦信号,测得ADC的无杂散动态范围(SFDR)为75.5dB,系统的具有良好的线性度。最后根据SMIC的工艺设计规则完成了ADC冗余校正电路和输出缓冲器的版图设计并通过DRC和LVS验证。