SAR ADC上极板采样浅谈

SAR ADC中常见上极板和下极板采样。下极板采样是通过时序控制来抵消掉电荷注入的有效手段，具体参考拉扎维教材。

下面按照我的理解，简单谈谈上极板采样。

上极板的最大问题就是电荷注入和寄生电容。

首先是寄生电容，上极板采样的时候，除了CDAC采样，比较器输入端的寄生电容也在采样，而且这个寄生电容是随着电压非线性变化的。例如，采样2V时寄生电容20fF，采样4V时寄生电容可能变成了25fF。这样就引入了非线性。

其次是电荷注入。在BSIM3v3和BSIM4的模型中对电荷注入有相应的模型，而通常电荷注入的效果和时钟馈通混在一起，所以仿真时能看到采样结束关闭开关的瞬间，电容上的电压瞬间跳变。其实这里面包含两部分：电荷注入和时钟馈通，其中后者可以看作固定失调，前者直接影响采样精度。

显然，对于一个固定的采样电容，开关尺寸越大，电荷注入量越高，对精度的影响越严重。所以适当调小开关尺寸会好一点。但是开关尺寸变小之后，输入电阻变大，谐波又会变高。这就进入了矛盾之中。有一位伟人说，“矛盾的发展推动了社会的前进”。而在SAR ADC中，这个矛盾直接限制了精度和速度。

参考文献：

【1】毕查德・拉扎维. 模拟CMOS集成电路设计[M]. 西安交通大学出版社, 2003.