專利名稱：模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
模數(shù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及微電子領(lǐng)域，尤其涉及一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
[0002]模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter,簡稱:ADC)通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。通常的ADC是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號，ADC的精度與參考電壓的精度休戚相關(guān)，參考電壓是將模擬電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的電壓基準(zhǔn)。[0003]如

圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中ADC的結(jié)構(gòu)框圖，該ADC可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11和參考電壓生成模塊12，參考電壓生成模塊12給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11提供參考電壓信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11根據(jù)參考電壓信號將輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。為了優(yōu)化整體性能，在圖1中，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11的差分輸入端接收差分輸入電壓信號，差分輸出端輸出差分?jǐn)?shù)字電壓信號，其中，差分輸入電壓信號為+Vin和-Vin，差分?jǐn)?shù)字電壓信號為+Vout和-Vout ;參考電壓生成模塊12輸出差分參考電壓信號Vrefp_0和Vrefn_0。如圖2A所示，為現(xiàn)有技術(shù)圖1中的參考電壓生成模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，差分基準(zhǔn)電壓信號Vrefp和Vrefn經(jīng)過單位增益緩沖器1211的驅(qū)動后，輸出差分參考電壓信號Vrefp_0和Vrefn_0，其中，單位增益緩沖器121的內(nèi)阻為rO，單位增益緩沖器1211兩個輸出端之間的電容為Q。如圖2B所示，為現(xiàn)有技術(shù)圖1中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11可以包括余量增益放大器(Multiplied Digital to Analog Convertor,簡稱:MDAC) 111 和比較器 112,其中，比較器112將輸入電壓信號Vin與預(yù)定閾值進行比較，輸出比較結(jié)果，MDACl 11根據(jù)比較結(jié)果和參考電壓信號，將差分輸入電壓信號+Vin和-Vin轉(zhuǎn)換為差分?jǐn)?shù)字電壓信號+Vout和-Vout。[0004]如圖3A所示，為現(xiàn)有技術(shù)中施加在ADC上的時鐘信號的波形示意圖，施加在ADC上的時鐘信號有兩個:采樣時鐘信號和建立時鐘信號，在采樣時鐘信號為高電平(稱為:時鐘米樣相，用相位I表不)時為ADC的米樣時間,在建立時鐘信號為高電平(稱為:時鐘建立相，用相位2表示)時為ADC的建立時間，相位I和相位2之間的空閑時間為非交疊時間。[0005]MDACl 11通常有兩種實現(xiàn)方式，下面分別結(jié)合這兩種實現(xiàn)方式，說明圖1所示ADC的工作原理。[0006]如圖3B所示，為現(xiàn)有技術(shù)中MDAC處于相位I的一種電路示意圖，如圖3C所示，為現(xiàn)有技術(shù)中MDAC處于相位2的一種電路示意圖，參見圖3B，在相位I時，開關(guān)sw7和開關(guān)sw8閉合，正輸入電壓信號+Vin對MDACl 11的正輸入端的采樣電容C2和反饋電容Cl充電，充電后的采樣電容C2和反饋電容Cl上的電荷量分別為+Vin*Cl和+Vin*C2，負(fù)輸入電壓信號-Vin對MDAC的負(fù)輸入端的采樣電容C3和反饋電容C4充電，充電后的采樣電容C3和反饋電容C4上的電荷量分別為-Vin*C3和_Vin*C4。如表I所示，為現(xiàn)有技術(shù)中圖3B所示MDAC處于相位2的工作過程參考表，其中，Vref = (Vrefp-Vrefn)，根據(jù)輸入電壓信號Vin的值，將ADC的工作過程分為3個區(qū)域:[0007]區(qū)域1:當(dāng)輸入電壓信號Vin的值處于(_l*Vref，-0.25*Vref)之間時，比較器112輸出邏輯信號“1”，在比較器112輸出的邏輯信號的控制下，開關(guān)SWl位于負(fù)參考電壓信號輸入端Refn,開關(guān)sw2位于正參考電壓信號輸入端Refp, MDACl 11的負(fù)參考電壓信號輸入端Refn需要負(fù)參考電壓信號Vrefn_0提供的電荷為(Vrefn_0_Vin) *C2，MDACl 11的共模電壓端vcm需要的電荷為O，MDACl 11的正參考電壓信號輸入端Refp需要正參考電壓信號 Vrefp_0 提供的電荷為(Vrefp_0+Vin) *C3。[0008]區(qū)域2:當(dāng)輸入電壓信號Vin的值處于(-0.25*Vref，0.25*Vref))之間時，比較器 112輸出邏輯信號“0”，在比較器112輸出的邏輯信號的控制下，開關(guān)swl和sw2位于共模電壓端vcm, MDACl 11的負(fù)參考電壓信號輸入端Refn和正參考電壓信號輸入端Refp需要負(fù)參考電壓信號Vrefn_0和正參考電壓信號Vrefp_0的電荷為0，共模電壓端vcm需要的電荷為 2*vcm*C2。[0009]區(qū)域3:當(dāng)輸入電壓信號Vin的值處于(0.25*Vref，l*Vref )之間時，比較器112輸出邏輯信號“-1”，在比較器112輸出的邏輯信號的控制下，開關(guān)swl位于正參考電壓信號輸入端Refp,開關(guān)sw2位于負(fù)參考電壓信號輸入端Refn, MDACl 11的負(fù)參考電壓信號輸入端 Refn需要負(fù)參考電壓信號Vrefn_0提供的電荷為(Vrefn_0+Vin) *C3，共模電壓端vcm需要的電荷為0，MDACl 11的正參考電壓信號輸入端Refp需要正參考電壓信號Vrefp_0提供的電荷為(Vrefp_0-Vin)*C2。[0010]表1[0011]
權(quán)利要求1.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括參考電壓生成模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，其中: 所述參考電壓生成模塊包括參考電壓生成單元，所述參考電壓生成單元被構(gòu)造為輸出差分參考電壓信號，所述差分參考電壓信號包括正參考電壓信號和負(fù)參考電壓信號； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊被構(gòu)造為接收差分輸入電壓信號和差分參考電壓信號作為輸入，輸出差分?jǐn)?shù)字電壓信號，所述差分輸入電壓信號包括正輸入電壓信號和負(fù)輸入電壓信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括比較器和余量增益放大器； 其特征在于，所述參考電壓生成模塊還包括動態(tài)平衡單元，所述動態(tài)平衡單元包括: 第一電容，等于所述余量增益放大器的正輸入電壓信號端的采樣電容，一端與公共地端連接； 第二電容，等于所述余量增益放大器的負(fù)輸入電壓信號端的采樣電容，一端與公共地端連接； 串聯(lián)連接的第一開關(guān)和第一單位增益放大器，一端與所述第一電容的另一端連接，另一端接收所述正輸入電壓信號，所述第一開關(guān)在采樣時鐘信號的控制下閉合與斷開； 串聯(lián)連接的第二開關(guān)和第二單位增益放大器，一端與所述第二電容的另一端連接，另一端接收所述負(fù)輸入電壓信號，所述第二開關(guān)在采樣時鐘信號的控制下閉合與斷開； 第三開關(guān)，一端接收所述正參考電壓信號，另一端在建立時鐘信號和所述比較器輸出的信號的控制下選擇性地連接所述第一電容或所述第二電容；· 第四開關(guān)，一端接收所述負(fù)參考電壓信號，另一端在建立時鐘信號和所述比較器輸出的信號的控制下選擇性地·連接所述第一電容或所述第二電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述參考電壓生成模塊和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊集成在單個的集成電路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一開關(guān)在采樣時鐘信號的控制下閉合與斷開具體為:所述第一開關(guān)在采樣時鐘信號為高電平時閉合，在采樣時鐘信號為低電平時斷開； 所述第二開關(guān)在采樣時鐘信號的控制下閉合與斷開具體為:所述第二開關(guān)在采樣時鐘信號為高電平時閉合，在采樣時鐘信號為低電平時斷開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第三開關(guān)的另一端在建立時鐘信號和所述比較器輸出的信號的控制下選擇性地連接所述第一電容或所述第二電容具體為: 當(dāng)所述比較器輸出邏輯I并且建立時鐘信號為高電平時，所述第三開關(guān)的另一端連接所述第二電容； 當(dāng)所述比較器輸出邏輯-1并且建立時鐘信號為高電平時，所述第三開關(guān)的另一端連接所述第一電容； 所述第四開關(guān)的另一端在建立時鐘信號和所述比較器輸出的信號的控制下選擇性地連接所述第一電容或所述第二電容具體為: 當(dāng)所述比較器輸出邏輯I并且建立時鐘信號為高電平時，所述第四開關(guān)的另一端連接所述第一電容； 當(dāng)所述比較器輸出邏輯-1并且建立時鐘信號為高電平時，所述第四開關(guān)的另一端連接所述第二電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述參考電壓生成單元包括: 單位增益驅(qū)動器，具有差分輸出端；電容，連接在所述差 分輸出端之間。
專利摘要本實用新型涉及一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括參考電壓生成模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，其中參考電壓生成模塊包括參考電壓生成單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括比較器和余量增益放大器；參考電壓生成模塊還包括動態(tài)平衡單元，動態(tài)平衡單元包括第一電容，一端與公共地端連接；第二電容，一端與公共地端連接；串聯(lián)連接的第一開關(guān)和第一單位增益放大器；串聯(lián)連接的第二開關(guān)和第二單位增益放大器；第三開關(guān)，一端接收正參考電壓信號，另一端選擇性地連接第一電容或第二電容；第四開關(guān)，一端接收負(fù)參考電壓信號，另一端選擇性地連接第一電容或第二電容。本實用新型可以在ADC的建立時間內(nèi)，使得正參考電壓信號和負(fù)參考電壓信號提供的充電電荷與輸入電壓信號無關(guān)。
文檔編號H03M1/34GK203071913SQ201320001489
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者張弛, 殷秀梅, 程華斌, 金銳 申請人:北京昆騰微電子有限公司