專利名稱：采用分組式t/h開關(guān)的低電壓低功耗折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用分組式T/H開關(guān)的低電壓、低 功耗折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的采用單一跟蹤保持電路的折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主 要由單一跟蹤保持電路7、電壓驅(qū)動(dòng)電路8、電阻串參考電壓產(chǎn)生電路1、細(xì)子預(yù)放大電路 2、粗子預(yù)放大電路9、折疊電路3、內(nèi)插電路4、細(xì)子比較器電路5、粗子比較器電路10和編 碼電路6構(gòu)成。傳統(tǒng)的采用分布式跟蹤保持電路的折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示，主要由電阻串參考電壓產(chǎn)生電路11、細(xì)子預(yù)過零點(diǎn)產(chǎn)生電路12分布式跟蹤保持電路 13、粗子預(yù)放大電路18、折疊電路14、內(nèi)插電路15、細(xì)子比較器電路16、粗子比較器電路19 和編碼電路構(gòu)成。折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中普遍采用跟蹤保持電路的目的在于消除由于折疊電路所 帶來的倍頻效應(yīng)，同樣的前端的跟蹤保持電路的性能決定了整個(gè)折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 性能。因此對(duì)于前端跟蹤保持電路的設(shè)計(jì)尤為重要。傳統(tǒng)的單一跟蹤保持電路的等效模 型如圖4所示，該模型圖包括單一跟蹤保持電路35、電壓驅(qū)動(dòng)電路41和預(yù)放大電路輸入 端等效寄生電容42，單一跟蹤保持電路35包括柵壓自舉電路38、理想開關(guān)37、等效模擬 信號(hào)輸入36、開關(guān)等效導(dǎo)通電阻39和采樣保持電容40。根據(jù)信號(hào)處理的相關(guān)知識(shí)，可得
^ksr由此可得當(dāng)輸入的飢-定時(shí)，采樣保
持的輸入信號(hào)的增益是與導(dǎo)通電阻以及保持電容成反比。傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中采用柵壓自舉電路38 的方法保證導(dǎo)通電阻和輸入信號(hào)幅度的非相關(guān)，采用電壓驅(qū)動(dòng)電路39隔離的方法實(shí)現(xiàn)保 持電路和預(yù)放大電路輸入寄生電容之間的非相關(guān)。這其中對(duì)于電壓驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)提出了 很高的要求，既要保證很高的線性度還要保證超高速應(yīng)用中高帶寬，這就使得該驅(qū)動(dòng)電路 消耗的功耗很大，甚至采用高電源電壓，這非常不利于折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器的芯片集成和 低功耗、高精度設(shè)計(jì)。同樣，對(duì)于分布式跟蹤保持電路如圖5所示，該電路包括模擬信號(hào)輸入43、預(yù)過零 點(diǎn)產(chǎn)生電路44和分布式跟蹤保持開關(guān)49，其中分布式跟蹤保持開關(guān)49包括柵壓自舉電路 45、理想開關(guān)46、開關(guān)等效導(dǎo)通電阻47和預(yù)放大電路輸入端寄生電容48。分布式跟蹤保持 電路49將預(yù)放大電路輸入端的寄生電容48作為保持電容，但是由于預(yù)放大電路的輸入端 寄生電容是隨著輸入管工作狀態(tài)的不同而變化的。如圖6所示，該圖中包括預(yù)放大電路等 效差分輸入管Ml 54、柵源寄生電容50、柵漏寄生電容51、負(fù)載電阻52、漏襯底電容53和尾 電流源55。輸入寄生電容48主要由柵源寄生電容50和柵漏寄生電容51密勒等效電容構(gòu) 成，隨輸入管工作狀態(tài)的變化而變化，從而導(dǎo)致了不同幅度輸入時(shí)采樣值增益的不同，引入 非線性從而導(dǎo)致折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能的下降。雖然，分布式跟蹤保持開關(guān)后端的寄生電容48是單一跟蹤保持開關(guān)后端的寄生電容42的(1/NP)。但是，對(duì)于中高精度的設(shè)計(jì)還 是不夠的。此外，分布式跟蹤保持電路的面積將會(huì)很大，尤其是采用柵壓自舉的分布式采樣 開關(guān)，這同樣是不適合低壓、低功耗和可嵌入式設(shè)計(jì)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在降低輸入端寄生電容42對(duì)保持電容40影響的前提下，省略單 一跟蹤保持電路中電壓驅(qū)動(dòng)電路41，降低功耗同時(shí)摒棄分布式跟蹤保持開關(guān)面積大的缺 陷，從而提供一種低電壓、低功耗和高精度的折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的分組式跟蹤保持開關(guān)，首先將 預(yù)放大電路分為Np組，Np確定的前提是保證在精度允許的范圍內(nèi)輸入端寄生電容對(duì)保持電 容的影響可以忽略，省去了電壓驅(qū)動(dòng)電路41，降低了功耗，同時(shí)比較分布式跟蹤保持電路采 用固定的保持電容和較少的子開關(guān)，無論是從功耗面積方面還是從開關(guān)性能方面都有著很 大的提高。本發(fā)明提出的整體折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)如圖3所示，包括電阻串參考電壓 產(chǎn)生電路20、分組式跟蹤保持電路27、預(yù)放大電路28、N級(jí)級(jí)聯(lián)折疊內(nèi)插電路22 24、比 較器電路25和編碼電路26。其中
(1)模擬輸入信號(hào)經(jīng)過分組式跟蹤保持電路27得到保持信號(hào)。(2)保持信號(hào)與參考電壓電阻串20產(chǎn)生的參考電平作為預(yù)放大電路28的輸入信 號(hào)，預(yù)放大電路的輸出為保持信號(hào)與參考電平之間的差值放大信號(hào)，預(yù)放大電路的輸出信 號(hào)為第一級(jí)折疊電路29的輸入信號(hào)，其中，每隔((NpXX)/F)-l個(gè)輸出取一個(gè)輸出連接到 比較器25，一共QCtl個(gè)輸出信號(hào)直接成為比較器25的輸入信號(hào)。(3)第一級(jí)折疊電路29的輸入信號(hào)為預(yù)放大電路28的輸出信號(hào)，第一級(jí)折疊電路 的輸出信號(hào)作為第一級(jí)內(nèi)插電路30的輸入信號(hào)，第一級(jí)的內(nèi)插電路的輸出信號(hào)作為第二 級(jí)折疊電路31的輸入信號(hào)，其中，每隔((NpXX)/F)-l個(gè)輸出取一個(gè)輸出連接到比較器25， 一共QC1個(gè)輸出信號(hào)直接成為比較器25的輸入信號(hào)。(4)第二級(jí)折疊電路31的輸入信號(hào)為第一級(jí)內(nèi)插電路30的輸出信號(hào)，第二級(jí)折疊 電路31的輸出信號(hào)作為第二級(jí)內(nèi)插電路32的輸入信號(hào)，第二級(jí)的內(nèi)插電路32的輸出信號(hào) 作為第三級(jí)折疊電路33的輸入信號(hào)，其中，每隔((NpXX)/F)-l個(gè)輸出取一個(gè)輸出連接到 比較器25，一共QC2個(gè)輸出信號(hào)直接成為比較器25的輸入信號(hào)。(5)依此類推，第N-I級(jí)內(nèi)插電路的輸出信號(hào)作為第N級(jí)折疊電路33的輸入信號(hào)， 其中，每隔((NpXX) /F)-1個(gè)輸出取一個(gè)輸出連接到比較器25，一共QCV1個(gè)輸出信號(hào)直接 成為比較器25的輸入信號(hào)。(6)第N級(jí)折疊電路33的輸出信號(hào)作為第N級(jí)內(nèi)插電路34的輸入信號(hào)，第N級(jí)內(nèi) 插電路34的輸出信號(hào)連接到比較器25。(7)比較器25的輸出信號(hào)經(jīng)過編碼電路26的編碼后，得到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制輸 出碼。本發(fā)明提出的分組式跟蹤保持電路27，擁有固定的采樣保持電容，同時(shí)省略了單 一跟蹤保持開關(guān)中的電壓驅(qū)動(dòng)電路8，極大的降低了系統(tǒng)功耗，同時(shí)NP<< (Np X X)，摒棄了分 布式跟蹤保持開關(guān)面積大的缺陷。
本發(fā)明提出的折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，分組式跟蹤保持電路采用分組式跟蹤保持 開關(guān)。分組式跟蹤保持開關(guān)的子開關(guān)為Np個(gè)，Np為預(yù)放大電路組數(shù)。將預(yù)放大電路分為 Np組，Np確定的前提是保證在精度允許的范圍內(nèi)輸入端寄生電容對(duì)保持電容的影響可以忽 略，省去了電壓驅(qū)動(dòng)電路41，降低了功耗，同時(shí)比較分布式跟蹤保持電路采用固定的保持電 容和較少的子開關(guān)，無論是從功耗面積方面還是從開關(guān)性能方面都有著很大的提高。本發(fā)明中，采用分組式跟蹤保持電路負(fù)責(zé)Np X X個(gè)預(yù)放大電路模塊，其中每一個(gè)跟 蹤保持開關(guān)負(fù)責(zé)χ個(gè)預(yù)放大電路。在分組式跟蹤保持電路中
(1)各個(gè)子跟蹤保持電路各自有獨(dú)立的采樣保持電容66CHi， =ΓΧ ；
(2)每個(gè)子跟蹤保持電路負(fù)責(zé)X個(gè)預(yù)放大電路，X>1；
(3)連接方式為第一組的柵壓自舉開關(guān)的正向輸出端接第一組的預(yù)放大電路正向輸入 端，而其負(fù)向輸出端接第Np組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端；同理第Np組的柵壓自舉開關(guān)的 負(fù)向輸出端接第一組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端；
(4)第二組的柵壓自舉開關(guān)的正向輸出端接第二組的預(yù)放大電路正向輸入端，而其負(fù) 向輸出端接第Np-I組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端，同理第Np-I組的柵壓自舉開關(guān)的負(fù)向輸 出端接第二組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端；
(5)依此類推，針對(duì)于第NP/2組的柵壓自舉開關(guān)則是不進(jìn)行交叉連接。本發(fā)明折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器的特征為模擬輸入信號(hào)在相同的時(shí)鐘相位下分別 由Np個(gè)子開關(guān)將信號(hào)采樣到固定的保持電容上；保持信號(hào)與參考電壓電阻串產(chǎn)生的參考電 平作為預(yù)放大電路的輸入信號(hào)，預(yù)放大電路的輸出為保持信號(hào)與參考電平之間的差值放大 信號(hào)；預(yù)放大電路的輸出信號(hào)通過級(jí)間開關(guān)選擇一個(gè)第一級(jí)折疊電路信號(hào)路徑作為其輸入 信號(hào)，其中一些輸出信號(hào)直接成為比較器的輸入信號(hào)；第一級(jí)折疊電路的輸出信號(hào)作為第 一級(jí)內(nèi)插電路的輸入信號(hào)；第一級(jí)內(nèi)插電路的輸出信號(hào)作為第二級(jí)折疊電路信號(hào)的輸入信 號(hào)，其中一些輸出信號(hào)直接成為比較器的輸入信號(hào)；第二級(jí)折疊電路的輸出信號(hào)作為第二 級(jí)內(nèi)插電路的輸入信號(hào)；第二級(jí)內(nèi)插電路的輸出信號(hào)作為第三級(jí)折疊電路的輸入信號(hào)，其 中一些輸出信號(hào)直接成為比較器的輸入信號(hào)；依此類推，第N-I級(jí)內(nèi)插電路的輸出信號(hào)作 為第N級(jí)折疊電路的輸入信號(hào)，其中一些輸出信號(hào)直接成為比較器的輸入信號(hào)；第N級(jí)折疊 電路的輸出信號(hào)作為第N級(jí)內(nèi)插電路的輸入信號(hào)，第N級(jí)內(nèi)插電路的輸出信號(hào)作為比較器 的輸入信號(hào)；比較器的輸出信號(hào)經(jīng)過編碼電路的編碼后，得到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制輸出碼。對(duì)于N (N>1)級(jí)級(jí)聯(lián)折疊電路，每一級(jí)折疊電路的折疊系數(shù)為F，內(nèi)插系數(shù)為F， 預(yù)放大電路有(NpX X)，每一級(jí)折疊放大器個(gè)數(shù)為((Np X X) /F)，每一級(jí)內(nèi)插放大器個(gè)數(shù)為 (NpXX)0假設(shè)分組式T/H開關(guān)數(shù)目為Nth，預(yù)放大電路陣列數(shù)目為NP，這樣將實(shí)際的量化量 程范圍縮小為原來的Np/Nth。這將降低預(yù)放大陣列的線性度設(shè)計(jì)要求，同時(shí)等效到每個(gè)T/H 開關(guān)保持電容Ch上的預(yù)放大陣列輸入端的寄生電容Cp減小為原來的Np/Nth，從而保證了 T/ H開關(guān)中開關(guān)采用RC常數(shù)的恒定，提高跟蹤保持開關(guān)的高線性度設(shè)計(jì)，省略傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中T/H 開關(guān)和預(yù)放大電路之間的隔離用電壓驅(qū)動(dòng)器，減小了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗。


圖1為傳統(tǒng)采用單一跟蹤保持電路折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)圖。圖2為傳統(tǒng)采用分布式跟蹤保持電路折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)圖。圖3為采用分組式跟蹤保持電路和折疊內(nèi)插級(jí)間開關(guān)亂序的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)圖。圖4為單一跟蹤保持電路等效模型。圖5為分布式跟蹤保持電路等效模型。圖6為預(yù)放大電路輸入端寄生電容等效模型。圖7為分組式跟蹤保持電路與預(yù)放大電路連接方式。圖中標(biāo)號(hào)1為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中電阻串參考電壓產(chǎn)生電路，2 5為折疊內(nèi) 插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中細(xì)子量化器，6為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中編碼電路，7 8為折疊內(nèi)插模數(shù) 轉(zhuǎn)換器中帶電壓驅(qū)動(dòng)器的單一跟蹤保持電路，9 10為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中粗子量化 器，11為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中電阻串參考電壓產(chǎn)生電路，12為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中預(yù) 過零點(diǎn)產(chǎn)生電路，13為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中分布式跟蹤保持電路，14 16為折疊內(nèi)插模 數(shù)轉(zhuǎn)換器中細(xì)子量化器，17為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中編碼電路，18 19為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn) 換器中粗子量化器，20為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中電阻串參考電壓產(chǎn)生電路，21、27 28為 折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中分組式跟蹤保持電路，66為分組式跟蹤保持電路中獨(dú)立的采樣保 持電容，22-24、29-34為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中級(jí)聯(lián)折疊內(nèi)插電路，25為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn) 換器中比較器電路，26為折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器中編碼電路，35、36 40為單一跟蹤保持電 路等效模型，41為電壓驅(qū)動(dòng)電路，42為預(yù)放大電路輸入端寄生電容，43為模擬信號(hào)輸入，44 為預(yù)過零點(diǎn)產(chǎn)生電路，49、45 48為分布式跟蹤保持電路等效模型，50 55為預(yù)放大電路 輸入端寄生電容等效模型，56 60、61為分組式跟蹤保持開關(guān)，62為分組式跟蹤保持開關(guān) 和預(yù)放大電路連接關(guān)系，63 65為差分輸入預(yù)放大電路，67為分組式跟蹤保持電路中獨(dú)立 的保持電容。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提出的分組式跟蹤保持開關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。針對(duì)于分組式跟蹤保持開關(guān)電路，如圖7所示，假設(shè)預(yù)放大電路分為了 Np組，每組 中包含有一個(gè)柵壓自舉開關(guān)61、獨(dú)立的采樣保持電容67和X個(gè)差分輸入的預(yù)放大電路63， 該分組式跟蹤保持(T/H)電路中，每一組子開關(guān)均包括一個(gè)固定的采樣保持電容，抵消相應(yīng) 的預(yù)放大電路輸入端寄生電容的影響，穩(wěn)定相應(yīng)的采樣增益，提高跟蹤保持電路的線性度 和性能。因?yàn)閷?NpXX)個(gè)預(yù)放大電路分成Np組分別交給Np個(gè)柵壓自舉開關(guān)61來處理，所 以各組等效到保持電容上的可變寄生電容減小為原來的(l/Νρ)，從而保證了采樣開關(guān)的RC 常數(shù)近似為恒定值，保證了相應(yīng)的采樣增益恒定。如圖7中62所示的連接方式，假設(shè)過零點(diǎn) 為vl v(NPX)0，當(dāng)輸入信號(hào)的正向端使得vl所對(duì)應(yīng)的預(yù)放大電路輸入管處于飽和區(qū)時(shí)，相 應(yīng)的輸入信號(hào)的負(fù)向端會(huì)使ν (NPX)0所對(duì)應(yīng)的預(yù)放大電路輸入管也處于飽和區(qū)，然而相應(yīng)的 輸入信號(hào)的負(fù)向端使vl所對(duì)應(yīng)的預(yù)放大電路輸入管反而處于線性區(qū)；同樣的當(dāng)輸入信號(hào) 的正向端使得v(NPX)0所對(duì)應(yīng)的預(yù)放大電路輸入管處于飽和區(qū)時(shí)，相應(yīng)的輸入信號(hào)的負(fù)向端 會(huì)使vl所對(duì)應(yīng)的預(yù)放大電路輸入管也處于飽和區(qū)，然而相應(yīng)的輸入信號(hào)的負(fù)向端使v(NPX)0 所對(duì)應(yīng)的預(yù)放大電路輸入管反而處于線性區(qū)；依此類推，如62所示的連接方式，為了保證差分信號(hào)兩端看到的寄生電容相同，因此本發(fā)明中分組式跟蹤保持開關(guān)的連接方式為第一 組的柵壓自舉開關(guān)的正向輸出端接第一組的預(yù)放大電路正向輸入端，而其負(fù)向輸出端接第 Np組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端，同理第Np組的柵壓自舉開關(guān)的負(fù)向輸出端接第一組的預(yù) 放大電路的負(fù)向輸入端；第二組的柵壓自舉開關(guān)的正向輸出端接第二組的預(yù)放大電路正向 輸入端，而其負(fù)向輸出端接第Np-I組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端，同理第Np-I組的柵壓自 舉開關(guān)的負(fù)向輸出端接第二組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端；依此類推。針對(duì)于第(NP/2)組 的柵壓自舉開關(guān)則是不進(jìn)行交叉連接。本發(fā)明提出的整體折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)如圖3所示，架構(gòu)包括電阻串參考 電壓產(chǎn)生電路20、分組式跟蹤保持電路27、預(yù)放大電路28、N級(jí)級(jí)聯(lián)折疊內(nèi)插電路22 24、 比較器電路25和編碼電路26。其中
(1)模擬輸入信號(hào)經(jīng)過分組式跟蹤保持電路27得到保持信號(hào)。(2)保持信號(hào)與參考電壓電阻串20產(chǎn)生的參考電平作為預(yù)放大電路28的輸入信 號(hào)，預(yù)放大電路的輸出為保持信號(hào)與參考電平之間的差值放大信號(hào)，預(yù)放大電路的輸出信 號(hào)為第一級(jí)折疊電路29的輸入信號(hào)，其中，每隔((NpXX)/F)-l個(gè)輸出取一個(gè)輸出連接到 比較器25，一共QCtl個(gè)輸出信號(hào)直接成為比較器25的輸入信號(hào)。(3)第一級(jí)折疊電路29的輸入信號(hào)為預(yù)放大電路28的輸出信號(hào)，第一級(jí)折疊電路 的輸出信號(hào)作為第一級(jí)內(nèi)插電路30的輸入信號(hào)，第一級(jí)的內(nèi)插電路的輸出信號(hào)作為第二 級(jí)折疊電路31的輸入信號(hào)，其中，每隔((NpXX)/F)-l個(gè)輸出取一個(gè)輸出連接到比較器25， 一共QC1個(gè)輸出信號(hào)直接成為比較器25的輸入信號(hào)。(4)第二級(jí)折疊電路31的輸入信號(hào)為第一級(jí)內(nèi)插電路30的輸出信號(hào)，第二級(jí)折疊 電路31的輸出信號(hào)作為第二級(jí)內(nèi)插電路32的輸入信號(hào)，第二級(jí)的內(nèi)插電路32的輸出信號(hào) 作為第三級(jí)折疊電路33的輸入信號(hào)，其中，每隔((NpXX)/F)-l個(gè)輸出取一個(gè)輸出連接到 比較器25，一共QC2個(gè)輸出信號(hào)直接成為比較器25的輸入信號(hào)。(5)依此類推，第N-I級(jí)內(nèi)插電路的輸出信號(hào)作為第N級(jí)折疊電路33的輸入信號(hào)， 其中，每隔((NpXX) /F)-1個(gè)輸出取一個(gè)輸出連接到比較器25，一共QCV1個(gè)輸出信號(hào)直接 成為比較器25的輸入信號(hào)。(6)第N級(jí)折疊電路33的輸出信號(hào)作為第N級(jí)內(nèi)插電路34的輸入信號(hào)，第N級(jí)內(nèi) 插電路34的輸出信號(hào)連接到比較器25。(7)比較器25的輸出信號(hào)經(jīng)過編碼電路26的編碼后，得到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制輸 出碼。本發(fā)明提出的分組式跟蹤保持電路，擁有固定的采樣保持電容，同時(shí)省略了單一 跟蹤保持開關(guān)中的電壓驅(qū)動(dòng)電路8，極大的降低了系統(tǒng)功耗，同時(shí)NP<< (Np X X)，摒棄了分布 式跟蹤保持開關(guān)面積大的缺陷。此外本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明中分組開關(guān)理念采用其它相似類型的開 關(guān)變形，應(yīng)用于折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器，因此倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利 要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用分組式跟蹤保持開關(guān)(τ/Η)的低電壓低功耗折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征 在于由電阻串參考電壓產(chǎn)生電路(20)、分組式跟蹤保持電路(21)、預(yù)放大電路(28)、N級(jí)級(jí) 聯(lián)折疊內(nèi)插電路(22 24)、比較器電路(25)和編碼電路(26)連接而成；其中(1)模擬輸入信號(hào)經(jīng)過分組式跟蹤保持電路(27)得到保持信號(hào)；(2)保持信號(hào)與參考電壓電阻串(20)產(chǎn)生的參考電平作為預(yù)放大電路(28)的輸入信 號(hào)，預(yù)放大電路(28)的輸出為保持信號(hào)與參考電平之間的差值放大信號(hào)，預(yù)放大電路(28) 的輸出信號(hào)為第一級(jí)折疊電路(29)的輸入信號(hào)，其中，每隔((NpXX)/F)-l個(gè)輸出取一個(gè)輸 出連接到比較器(25)，一共QCtl個(gè)輸出信號(hào)直接成為比較器(25)的輸入信號(hào)；(3)第一級(jí)折疊電路(29)的輸入信號(hào)為預(yù)放大電路(28)的輸出信號(hào)，第一級(jí)折疊電路 的輸出信號(hào)作為第一級(jí)內(nèi)插電路(30)的輸入信號(hào)，第一級(jí)的內(nèi)插電路的輸出信號(hào)作為第二 級(jí)折疊電路(31)的輸入信號(hào)；其中，每隔((NpXX)/F)-l個(gè)輸出取一個(gè)輸出連接到比較器 (25)，一共QC1個(gè)輸出信號(hào)直接成為比較器(25)的輸入信號(hào)；(4)第二級(jí)折疊電路(31)的輸入信號(hào)為第一級(jí)內(nèi)插電路(30)的輸出信號(hào)，第二級(jí)折疊 電路(31)的輸出信號(hào)作為第二級(jí)內(nèi)插電路(32)的輸入信號(hào)，第二級(jí)的內(nèi)插電路(32)的輸 出信號(hào)作為第三級(jí)折疊電路(33)的輸入信號(hào)；其中，每隔((NpXX)/F)-l個(gè)輸出取一個(gè)輸 出連接到比較器(25)，一共QC2個(gè)輸出信號(hào)直接成為比較器(25)的輸入信號(hào)；(5)依此類推，第N-I級(jí)內(nèi)插電路的輸出信號(hào)作為第N級(jí)折疊電路(33)的輸入信號(hào)，其 中，每隔((NpXX)/F)-l個(gè)輸出取一個(gè)輸出連接到比較器(25)，一共QCV1個(gè)輸出信號(hào)直接 成為比較器(25)的輸入信號(hào)；(6)第N級(jí)折疊電路(33)的輸出信號(hào)作為第N級(jí)內(nèi)插電路(34)的輸入信號(hào)，第N級(jí)內(nèi) 插電路(34)的輸出信號(hào)連接到比較器(25)；(7)比較器(25)的輸出信號(hào)經(jīng)過編碼電路(26)的編碼后，得到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制輸 出碼；N為級(jí)級(jí)聯(lián)折疊電路的級(jí)數(shù)，N>1，F(xiàn)為每一級(jí)折疊電路的折疊系數(shù)，Np為預(yù)放大電路組 數(shù)，X為每組的預(yù)放大電路個(gè)數(shù)，X>1 ； (NpXX)/F為每一級(jí)折疊放大器個(gè)數(shù)，NpXX為每一 級(jí)內(nèi)插放大器個(gè)數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于采用分組式跟蹤保持電路 負(fù)責(zé)NpXX個(gè)預(yù)放大電路模塊，其中每一個(gè)跟蹤保持開關(guān)負(fù)責(zé)X個(gè)預(yù)放大電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于在分組式跟蹤保持電路中(1)每個(gè)子跟蹤保持電路各自有獨(dú)立的采樣保持電容Cai(66)， =ΓΧ ；(2)每個(gè)子跟蹤保持電路負(fù)責(zé)X個(gè)預(yù)放大電路，X>1；(3)連接方式為第一組的柵壓自舉開關(guān)的正向輸出端接第一組的預(yù)放大電路正向輸入 端，而其負(fù)向輸出端接第Np組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端；同理第Np組的柵壓自舉開關(guān)的 負(fù)向輸出端接第一組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端；(4)第二組的柵壓自舉開關(guān)的正向輸出端接第二組的預(yù)放大電路正向輸入端，而其負(fù) 向輸出端接第Np-I組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端，同理第Np-I組的柵壓自舉開關(guān)的負(fù)向輸 出端接第二組的預(yù)放大電路的負(fù)向輸入端；(5)依此類推，針對(duì)于第NP/2組的柵壓自舉開關(guān)則是不進(jìn)行交叉連接。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種采用分組式T/H開關(guān)的低電壓低功耗折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器包含具有折疊單元模擬預(yù)處理模塊或者內(nèi)插模擬預(yù)處理模塊；分組式T/H開關(guān)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)T/H開關(guān)所處理的后級(jí)預(yù)放大電路的數(shù)目至少兩個(gè)。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器整體結(jié)構(gòu)是由分組式T/H電路、參考電壓電阻串、預(yù)放大電路陣列、N級(jí)級(jí)聯(lián)的折疊電路、內(nèi)插電路、比較器和編碼電路構(gòu)成。本發(fā)明的折疊模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可提高跟蹤保持開關(guān)的高線性度設(shè)計(jì)，省略傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中T/H開關(guān)和預(yù)放大電路之間的隔離用電壓驅(qū)動(dòng)器，減小了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗。
文檔編號(hào)H03M1/12GK102006072SQ20101055711
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者任俊彥, 葉凡, 王振宇, 王明碩, 陳遲曉, 顧蔚如 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)