电子产品世界

3、工艺实现

电路采用南京电子器件研究所标准GaAsΦ76mm 全离子注入工艺实现，器件均为耗尽型器件，为非自对准常规工艺。工艺流程简介如下：N^- 有源区采用大面积Si 离子注入形成，注入能量为60keV，剂量为4.3 ×10¹² cm^-2；N+ 区采用Si 离子选择双注入形成，注入能量分别为120，60keV，剂量均为3 ×10¹³cm^-2；源漏欧姆接触金属采用Au/ Ge/ Ni 金属系统，栅采用常规Ti/ Pt/ Au 栅。整个流程应用金属剥离工艺，电路用Si₃N₄ 介质实现两层金属布线隔离。严格控制栅挖槽工艺，调整器件的阈值电压到目标电压-1.3V。最终得到的芯片实际照片如图5 所示，芯片尺寸为2mm ×2mm，各功能模块均以框图标示。

4、电路测试

设计测试专用的测试盒及高速PCB 板，芯片直接装配到测试底座上，通过金丝键合至PCB 上的传输线。由于电路本身含有驱动50Ω 负载的输出缓冲驱动电路，因此，测试过程中电路存在比较大的高速开关电流。为了保证在这种电流急速开关变化下的信号完整性，需要对所有的直流馈线交流旁 路，旁路电容采用1μf 和100pf 的贴片电容，以此来稳定直流馈电的电压稳定。由于电路的量化对象是相位量，所以需要严格避免输入输出电缆给各通道所引入的额外相位误差。以每个通道输出信 号经过各自高低电平的50 %点为基准进行相位差统计。图6 为高频150MHz 输入模拟正交信号、2GHz 时钟速率下的测试结果，ADC 的输出码流速率均为1.2Gbp s。由图可见，电路各通道的相位关系正确，输出幅度在50Ω 负载上均有180mV_pp 的摆幅。

图5、3bit 相位体制ADC 芯片照片

图6、150MHz 输入、2GHz 时钟速率下的输出波形

相位量化ADC 最关键的参数是相位精度随工作频率的变化情况，它决定了ADC 电路的瞬时工作带宽。在某一频率f 下，Pha（i）代表实际第i 个码元所对应的相位量，那么该频率下的相位精度PA（f）可表示为：

PA（f）= max（abs（Pha（i）- 45））　i = 1，2 ⋯，8

同传统的幅度ADC，也可以用线性度随工作频率的变化描述电路的频域性能。定义PDNL（f）代表该频率下的微分线性度，则：

PDNL（f）= PA（f）/ 45

图7 是该电路的微分非线性误差及相位精度随频率的变化特性。

图7、PDNL 及相位精度的动态性能

关键词： 数字射频存储器 GaAs ADC 比较级电路