在开关电容信号处理领域，ringamp频繁出现在isscc和其他顶会上，关注度逐年升高，它助力突破adc性能并推动state-of-the-art更上一个台阶。关于ringamp有很多说法和兴趣点，不过也有很多质疑和误解。ringamp系列文章抛转引玉，涉及ringamp的需求，工作原理，如何设计，作为自己的学习笔记，原创作者benjamin at hershberg from YouTube。

从adc的scaling角度来看，进入纳米时代后，某些adc架构显然更容易downscaling，比如sar adc就特别成功，主导着超低速生物医学、sensor和超高速wireline等应用领域；而其他曾经的“最佳方案”则被推到了边缘，比如针对超过一定resolution的高速adc，pipeline adc曾经是最佳解决方案，而现在interleave技术开始分一杯羹，占据了部分pipelined adc的性能空间，不过某些特定的领域，pipeline adc仍占主导，比如RF sampling，当然这并不是说pipeline adc在这方面本身就表现特别优异，而是sar adc在这方面的表现实在太差，某些结构比另一些结构做的更好，造成这种差异的原因是什么呢。🤔

🙋简单的答案就是amplifier。传统opamp并没有很好地scaling到纳米级cmos，造成比较明显的效率瓶颈。传统上越密集的amplifier结构，就效率和原始性能而言，在纳米级cmos中基本没竞争力。有人可能会说那我们就转向无amplifier的adc架构（比如sar）呗，这样就不必关心这个amplifier的瓶颈了，为什么不淘汰pipeline及其相关架构呢？Diversity is always a good thing，多样性为designer提供更多选择并可能突破性能边界。一个很好的例子就是pipeline-sar adc的出现，某个时候，人们意识到在sar逻辑中加入一些放大和residue gain有助于将sar算法明显推到更高的速度。因此这里的关键在于，无论一项技术在没有amplifier的情况下表现得多么优秀，加入amplifier后都可能使其变得更加强大。如果最终我们能更好解决amplifier的downscaling问题，这一切都会变得更好😋。这是如今对设计自由度最深刻的限制之一，当然这也不是一个新的认识，早在过去20年里，有很多研究致力于寻找一种通用方案来解决纳米级cmos中的高效放大，尤其是在离散时间中的开关电容电路中，不仅包括adc，还有baseband中的信号处理及其他有价值的候选者都必须在低电源电压下工作并提供线性放大，虽然器件的intrinsic gain和线性度都比较差。图1给出了比较受欢迎和成功的amplifier候选方案，这些只是多年来提出的一部分想法，其中大多数想法可以改善性能或scalability的某些特定方面，没有哪个方案在速度、精度、成本和效率等指标中满足理想amplifier wishlist上的所有项目（图2）。

这才是通用解决方案的真正挑战。比如Gm-C或Dynamic open-loop amplifier在速度和效率方面表现很好，但在输出swing、gain和线性度方面受到严重限制，对于像pipeline-sar这种非常特殊的结构和应用，这些限制倒是可以接受，但它们确实不是通用解决方案的候选者。因此现在就有人提出ring amplifier的想法，这是一个试图满足wishlist上所有项目的方案，似乎也确实做到了，它是目前最接近通用scalability amplifier的方案，值得讨论和学习。有了这里的背景，将在Part II对ringamp展开介绍。