一種帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器由單一跟蹤保持柵壓自舉開關(guān)、參考電壓電阻串、M級（N+0.5）bits量化的折疊內(nèi)插子模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字編碼電路和二進(jìn)制數(shù)字碼輸出驅(qū)動電路模塊構(gòu)成；（N+0.5）bits量化的折疊內(nèi)插子模數(shù)轉(zhuǎn)換器由：預(yù)放大器陣列、折疊器陣列、失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)、比較器陣列和有效信號路徑選擇開關(guān)構(gòu)成。該（N×M）bits流水線結(jié)構(gòu)將硬件開銷與設(shè)計精度之間的指數(shù)關(guān)系簡化為線性關(guān)系，同時摒除了傳統(tǒng)流水線結(jié)構(gòu)中存在的一些非線性因素，提高了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣速度，降低了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗，有利于單通道超高速高能效模數(shù)轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】一種帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要是由單一柵壓自舉開關(guān)5、流水線子模數(shù)轉(zhuǎn)換器級6、7、8、9，以及數(shù)字編碼電路10和二進(jìn)制數(shù)字碼輸出驅(qū)動電路11構(gòu)成。其中流水線子模數(shù)轉(zhuǎn)換器級主要包括:子采樣保持開關(guān)1、子模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、子數(shù)模轉(zhuǎn)換器3和余量運(yùn)算放大器電路4。
[0003]傳統(tǒng)的流水線級子模數(shù)轉(zhuǎn)換器詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要是由電阻串參考電壓產(chǎn)生電路12、子模數(shù)轉(zhuǎn)換器比較器陣列13、子數(shù)模轉(zhuǎn)換器中開關(guān)陣列15、采樣信號開關(guān)陣列20、余量保持信號開關(guān)19、子數(shù)模轉(zhuǎn)換器中二進(jìn)制電容陣列16和余量信號運(yùn)算放大器電路18構(gòu)成。
[0004]傳統(tǒng)的流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作原理是輸入信號通過單一跟蹤保持開關(guān)將信號首先保持在保持電容Ch上，保持信號分別輸入到第一級流水線級子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的比較器陣列輸出端和子數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電容陣列端，子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的比較器陣列將輸入的采樣保持信號和電阻串參考電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的參考電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生數(shù)字溫度計碼。數(shù)字溫度計碼一方面通過編碼產(chǎn)生(N+l) bits數(shù)字二進(jìn)制碼，另一方面控制子數(shù)模轉(zhuǎn)換器的開關(guān)陣列選擇相應(yīng)的參考電壓連接到子數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電容陣列的相反極板，完成該級余量信號的加減運(yùn)算。該加減運(yùn)算是通過子數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換器電容陣列上電荷的翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。余量通過閉環(huán)工作的余量運(yùn)算放大器完成余量信號的放大和建立，余量運(yùn)算放大器的增益具有嚴(yán)格的精度要求，該閉環(huán)增益為2N。第一級產(chǎn)生的余量信號傳遞到第二級，重復(fù)完成上述操作，依次類推。最后，將各級產(chǎn)生的Di cTD1TD2 cTD2j^……Dh—N和DM—οΛ—N數(shù)字碼通過數(shù)字編碼電路產(chǎn)生最后的(NXM) bits的二進(jìn)制數(shù)字碼。
[0005]該結(jié)構(gòu)的特征如下:
(I)基本工作原理是每級輸出量化數(shù)字碼，控制子數(shù)模轉(zhuǎn)換器完成參考電壓在子數(shù)模轉(zhuǎn)換器電容陣列上的翻轉(zhuǎn)，完成其與采樣保持信號的加減運(yùn)算，經(jīng)過余量閉環(huán)運(yùn)算放大器放大傳遞到下一級。
[0006](2)該結(jié)構(gòu)需要余量預(yù)算放大器，功耗較高。
[0007](3)該結(jié)構(gòu)對余量運(yùn)算放大器電路的增益具有嚴(yán)格的要求，該增益為2N。
[0008](4)該結(jié)構(gòu)中每一級都需要參考電壓，并且對于每級級間的參考電壓匹配要求嚴(yán)格。
[0009](5)該結(jié)構(gòu)中比較器的比較時刻要求信號完全建立才可以。
[0010]綜上，傳統(tǒng)的流水線結(jié)構(gòu)由于需要閉環(huán)工作的余量運(yùn)算放大器，在功耗和采樣速度方面受到極大的限制，不利于超高速低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計實(shí)現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高采樣速度，降低功耗的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0012]本發(fā)明提出的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型式，替換傳統(tǒng)流水線結(jié)構(gòu)中基于余量運(yùn)算放大器的流水線級，將傳統(tǒng)流水線級中的閉環(huán)信號建立簡化為開環(huán)信號建立，從而提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的米樣速度，同時降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗。
[0013]本發(fā)明提出的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將折疊內(nèi)插結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器和流水線結(jié)構(gòu)相結(jié)合。眾所周知，折疊內(nèi)插型模數(shù)轉(zhuǎn)換器低功耗設(shè)計的精髓是過零點(diǎn)的折疊和內(nèi)插。對于非折疊結(jié)構(gòu)，每一個過零點(diǎn)對應(yīng)于一條承載它的信號路徑；對于非內(nèi)插結(jié)構(gòu)而言，Nbits米樣精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器至少需要產(chǎn)生2Nf過零點(diǎn)。折疊技術(shù)使得每一條信號路徑可承載的過零點(diǎn)數(shù)目增多；內(nèi)插技術(shù)使得初始過零點(diǎn)數(shù)目減少；兩種技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了過零點(diǎn)共享同一條信號路徑和同一個初始過零點(diǎn)產(chǎn)生器的功能，在一定程度上減少了系統(tǒng)硬件開銷，降低了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗。但是，通過分析傳統(tǒng)折疊內(nèi)插結(jié)構(gòu)中過零點(diǎn)相對于輸入信號而言并不是全部具有“有效性”，同樣承載這些過零點(diǎn)的信號路徑對于當(dāng)前輸入信號而言也不是全部具有“有效性”。因此結(jié)合流水線結(jié)構(gòu)的時序操作方式，在每級之間進(jìn)行有效過零點(diǎn)信號路徑的“預(yù)選擇”，本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)一帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明提出的帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，由單一跟蹤保持柵壓自舉開關(guān)22、電阻串參考電壓產(chǎn)生電路23、M級(N+0.5) bits量化的折疊內(nèi)插型子模數(shù)轉(zhuǎn)換器39、40、41、42、以及數(shù)字編碼電路43和二進(jìn)制數(shù)字碼輸出驅(qū)動電路44構(gòu)成；
其中，第i級折疊內(nèi)插型子模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括第i級開環(huán)工作的預(yù)放大電路陣列、第i級失調(diào)平均與內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)、第i級有效信號路徑選擇開關(guān)陣列和第i級比較器陣列依次電路連接構(gòu)成，1=1,2,…，M ;開環(huán)工作的預(yù)放大器陣列用于產(chǎn)生初始過零點(diǎn)信號路徑和完成折疊操作；失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)用于完成失調(diào)平均作用和完成信號內(nèi)插斗匕較器陣列用于產(chǎn)生該級的數(shù)字輸出碼和信號路徑選擇開關(guān)控制信號；有效過零點(diǎn)信號路徑選擇開關(guān)陣列用于完成有效過零點(diǎn)信號路徑的選擇和跟蹤保持。
[0015]該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本工作過程為:
第一步:單一柵壓自舉采樣開關(guān)22將輸入的模擬信號采樣保持在一個保持電容Ch上；第二步:保持電容Ch上保持的模擬信號和參考電壓共同輸入到第一級預(yù)放大電路陣列中產(chǎn)生的初始過零點(diǎn)信號路徑，經(jīng)過折疊操作和第一級失調(diào)平均與內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生(N+0.5) bits量化所需要的過零點(diǎn)比較電平曲線，并輸入到第一級比較器陣列中產(chǎn)生數(shù)字碼，通過組合控制邏輯控制第一級和第二級之間的有效過零點(diǎn)信號路徑選擇開關(guān)，“預(yù)選擇”有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞到下一級；同時數(shù)字碼通過數(shù)字延遲邏輯傳遞到最后一級，經(jīng)過數(shù)字編碼電路43，完成編碼；
第三步:第一級預(yù)先選擇好的有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞到第二級預(yù)放大器電路中，并且在第二級預(yù)放大器電路中完成折疊操作，通過第二級失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生該級所需要的過零點(diǎn)比較電平曲線，并輸入到第二級比較器陣列中產(chǎn)生數(shù)字碼，通過組合控制邏輯控制第二級和第三級之間的有效過零點(diǎn)信號路徑選擇開關(guān)，進(jìn)一步“預(yù)選擇”有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞到下一級；同時數(shù)字碼通過數(shù)字延遲邏輯傳遞到最后一級，經(jīng)過數(shù)字編碼電路43,完成編碼； 第四步:第二級預(yù)先選擇好的有效過零點(diǎn)信號路徑同第三步的方式，逐級“預(yù)選擇”和傳遞，直到最后一級；最后，將所有流水線級產(chǎn)生的數(shù)字碼，錯位相加完成數(shù)字編碼；
第五步:最后經(jīng)過二進(jìn)制數(shù)字碼輸出驅(qū)動電路44輸出二進(jìn)制數(shù)字碼。
[0016]本發(fā)明中，具有單一跟蹤保持柵壓自舉開關(guān)，省略了柵壓自舉開關(guān)后級的電壓驅(qū)動電路；
本發(fā)明中，只在第一級(N+0.5) bits量化的折疊內(nèi)插子模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端需要一組電阻串參考電壓產(chǎn)生電路。
[0017]本發(fā)明中，共有M級(N+0.5)bits量化的折疊內(nèi)插子模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行流水線級聯(lián)，實(shí)現(xiàn)(NXM) bits的模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度。
[0018]本發(fā)明中，比較器的比較時刻前提如圖6中時序59所示。
[0019]相比于傳統(tǒng)的流水線結(jié)構(gòu)，本發(fā)明特點(diǎn)如下:
(I)基本工作原理是每級輸出量化數(shù)字碼，控制級間有效過零點(diǎn)信號路徑預(yù)選擇開關(guān)陣列，選擇有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞給下一級。
[0020](2)該結(jié)構(gòu)不需要閉環(huán)工作的余量預(yù)算放大器，只需要過零點(diǎn)產(chǎn)生器和折疊器，一般是開環(huán)工作的預(yù)放大器電路。
[0021](3)該結(jié)構(gòu)對預(yù)放大器電路的開環(huán)增益沒有嚴(yán)格要求，只要保證低電源電壓下信號的線性度即可。
[0022](4)該結(jié)構(gòu)中，第一級需要參考電壓產(chǎn)生初始過零點(diǎn)信號路徑，此后各級不需要參考電壓，故而不存在流水線級間參考電壓失配的問題。
[0023](5)該結(jié)構(gòu)中，為了保證采樣速度，比較器的比較時刻前提，由此產(chǎn)生的比較器失調(diào)電壓的影響通過每級的冗余位校正消除。過零點(diǎn)有效信號路徑的選擇時間由傳統(tǒng)的Tl增加為T2。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為傳統(tǒng)采用單一跟蹤保持電路流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)圖。
[0025]圖2為傳統(tǒng)流水線結(jié)構(gòu)中單級流水線級詳細(xì)架構(gòu)圖。
[0026]圖3為帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)圖。
[0027]圖4為第一級折疊內(nèi)插子模數(shù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)圖。
[0028]圖5為第i級折疊內(nèi)插子模數(shù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)圖。
[0029]圖6為比較器比較時刻前提時序示意圖。
[0030]圖中標(biāo)號:I為傳統(tǒng)流水線級中子采樣保持開關(guān)；2、13為傳統(tǒng)流水線級中子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的比較器陣列；3為傳統(tǒng)流水線級中子數(shù)模轉(zhuǎn)換器；4、18為傳統(tǒng)流水線級中余量運(yùn)算放大器；5、22為單一跟蹤保持電路；6、7、8、9為M級傳統(tǒng)流水線級；10為傳統(tǒng)流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的數(shù)字編碼電路；11為傳統(tǒng)流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的NXMbits 二進(jìn)制數(shù)字碼輸出驅(qū)動電路；12、23、48為電阻串參考電壓產(chǎn)生電路；14為(N+l) bits數(shù)字輸出碼；15為傳統(tǒng)流水線級中子數(shù)模轉(zhuǎn)換器開關(guān)陣列；16為傳統(tǒng)流水線級中子數(shù)模轉(zhuǎn)換器電容陣列；17為傳統(tǒng)流水線級中采樣Os和保持ΦΗ時序示意圖；19為傳統(tǒng)流水線級中保持控制開關(guān)；20為傳統(tǒng)流水線級中采樣控制開關(guān)；21為傳統(tǒng)流水線級中該級余量輸出信號；24、28、32、36、45、51為新結(jié)構(gòu)中預(yù)放大器陣列；25、29、33、37、46、52為新結(jié)構(gòu)中失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)；26、30、34、47、53為新結(jié)構(gòu)中有效過零點(diǎn)信號路徑預(yù)選擇開關(guān)陣列；27、31、35、38、50、55為新結(jié)構(gòu)中各級比較器陣列；39、40、41、42、49、54為新結(jié)構(gòu)中M級(N+0.5)bits量化折疊內(nèi)插流水線級；43為新結(jié)構(gòu)中數(shù)字編碼電路；44為新結(jié)構(gòu)中(NXM) bits 二進(jìn)制數(shù)字碼輸出驅(qū)動電路；56為新結(jié)構(gòu)中第一級Φ0、第二級Φ:和第三級Φ2之間時序示意圖；57為新結(jié)構(gòu)中采樣開關(guān)時序；58為新結(jié)構(gòu)中傳統(tǒng)比較器時序；59為新結(jié)構(gòu)中比較器比較時刻前提后的時序；60為新結(jié)構(gòu)中下一級采樣開關(guān)時序。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提出帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032]帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)如圖3所示，該結(jié)構(gòu)是由單一跟蹤保持柵壓自舉開關(guān)22、電阻串參考電壓產(chǎn)生電路23、M級(N+0.5) bits量化的折疊內(nèi)插型子模數(shù)轉(zhuǎn)換器39、40、41、42，以及數(shù)字編碼電路43和二進(jìn)制數(shù)字碼輸出驅(qū)動電路44構(gòu)成。
[0033]第一級帶冗余位單級折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)如圖4所示，該結(jié)構(gòu)由電阻串參考電壓產(chǎn)生電路48、預(yù)放大器陣列45、失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)46、有效信號路徑選擇開關(guān)陣列47和比較器陣列49構(gòu)成。
[0034]第i級帶冗余位單級折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)如圖5所示，該結(jié)構(gòu)由預(yù)放大器陣列51、失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)52、有效信號路徑選擇開關(guān)陣列53和比較器陣列55構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)較第一級帶冗余位單級折疊內(nèi)插模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)而言不存在電阻串參考電壓產(chǎn)生電路(48)。即在本發(fā)明提出的帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)中只需要一組電阻串參考電壓產(chǎn)生電路，i=l，2，…，Μ。
[0035]本發(fā)明中，每級(N+0.5)bits量化的折疊內(nèi)插子模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，具有:一組開環(huán)工作的預(yù)放大器陣列用于產(chǎn)生初始過零點(diǎn)信號路徑和完成折疊操作；一組失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)，用于完成失調(diào)平均作用和完成信號內(nèi)插；一組比較器陣列用于產(chǎn)生該級的數(shù)字輸出碼和信號路徑選擇開關(guān)控制信號；一組有效過零點(diǎn)信號路徑選擇開關(guān)陣列用于完成有效過零點(diǎn)信號路徑的選擇和跟蹤保持。
[0036]該結(jié)構(gòu)的基本工作流程為:
第一步:單一柵壓自舉采樣開關(guān)22將輸入的模擬信號采樣保持在一個保持電容Ch上。
[0037]第二步:保持電容Ch上保持的信號和參考電壓23共同輸入到第一級的預(yù)放大電路24中產(chǎn)生的初始過零點(diǎn)信號路徑，經(jīng)過折疊操作和失調(diào)平均與內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)25產(chǎn)生(N+0.5) bits量化所需要的過零點(diǎn)比較電平曲線，并輸入到第一級的比較器陣列27中，產(chǎn)生數(shù)字碼，通過組合控制邏輯控制第一級和第二級之間的有效過零點(diǎn)信號路徑選擇開關(guān)26，“預(yù)選擇”有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞到下一級；同時數(shù)字碼通過數(shù)字延遲邏輯傳遞到最后一級，完成編碼。
[0038]第三步:第一級預(yù)先選擇好的有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞到第二級預(yù)放大器電路28中，并且在第二級預(yù)放大器電路中完成折疊操作，通過失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)29產(chǎn)生該級所需要的過零點(diǎn)比較電平曲線，并輸入到第二級的比較器陣列31中產(chǎn)生數(shù)字碼，通過組合控制邏輯控制第二級和第三級之間的有效過零點(diǎn)信號路徑選擇開關(guān)30，進(jìn)一步“預(yù)選擇”有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞到下一級；同時數(shù)字碼通過數(shù)字延遲邏輯傳遞到最后一級，完成編碼。
[0039]第四步:第二級預(yù)先選擇好的有效過零點(diǎn)信號路徑同第三步的方式，逐級“預(yù)選擇”和傳遞，直到最后M級。第M-1級預(yù)先選擇好的有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞到第M級預(yù)放大器電路36中，并且在第M級預(yù)放大器電路中完成折疊操作，通過失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)37產(chǎn)生該級所需要的過零點(diǎn)比較電平曲線，并輸入到第M級的比較器陣列(38)中產(chǎn)生數(shù)字碼，數(shù)字碼通過數(shù)字延遲邏輯傳遞到最后一級，完成編碼。
[0040]將所有流水線級產(chǎn)生的數(shù)字碼，錯位相加完成數(shù)字編碼。
[0041 ] 最后，經(jīng)過二進(jìn)制數(shù)字碼輸出驅(qū)動電路44輸出二進(jìn)制數(shù)字碼。
[0042]同時，該結(jié)構(gòu)中比較器比較時刻前提技術(shù)，如圖6所示，流水線級級間的時序56顯示的是流水線級間跟蹤保持交替進(jìn)行。傳統(tǒng)的比較器比較時刻開始時序如圖6中時序58所示，要求在保持時刻的末尾進(jìn)行，此時保持信號完全建立。在本發(fā)明中將比較器比較時刻前提，如圖6中時序59所示，如此可以將級間有效過零點(diǎn)信號路徑的預(yù)選擇時間由原來的Tl增加為T2，同時由此導(dǎo)致的比較器失調(diào)電壓可以通過流水線級的冗余位校正消除。
[0043]本發(fā)明提出的帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，較傳統(tǒng)流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器而言，更利于低功耗和高采樣速度的設(shè)計實(shí)現(xiàn)。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明中提出帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，變形衍生出各級流水線級不同冗余位量化的變種結(jié)構(gòu)，例如:第一級采用2.5bits量化,其它級采用1.5bits量化等等新結(jié)構(gòu)，均認(rèn)為屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于由單一跟蹤保持柵壓自舉開關(guān)、電阻串參考電壓產(chǎn)生電路、M級(N+0.5)bits量化的折疊內(nèi)插型子模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字編碼電路和二進(jìn)制數(shù)字碼輸出驅(qū)動電路構(gòu)成；其中: 第i級折疊內(nèi)插型子模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括第i級開環(huán)工作的預(yù)放大電路陣列、第i級失調(diào)平均與內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)、第i級有效信號路徑選擇開關(guān)陣列和第i級比較器陣列依次電路連接構(gòu)成，i=l,2,…，M ;開環(huán)工作的預(yù)放大器陣列用于產(chǎn)生初始過零點(diǎn)信號路徑和完成折疊操作；失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)用于完成失調(diào)平均作用和完成信號內(nèi)插；比較器陣列用于產(chǎn)生該級的數(shù)字輸出碼和信號路徑選擇開關(guān)控制信號；有效過零點(diǎn)信號路徑選擇開關(guān)陣列用于完成有效過零點(diǎn)信號路徑的選擇和跟蹤保持。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶冗余位單級折疊內(nèi)插流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:其基本工作過程為: 第一步:單一柵壓自舉采樣開關(guān)將輸入的模擬信號采樣保持在一個保持電容Ch上； 第二步:保持電容Ch上保持的模擬信號和參考電壓共同輸入到第一級預(yù)放大電路陣列中產(chǎn)生的初始過零點(diǎn)信號路徑，經(jīng)過折疊操作和第一級失調(diào)平均與內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生(N+0.5) bits量化所需要的過零點(diǎn)比較電平曲線，并輸入到第一級比較器陣列中產(chǎn)生數(shù)字碼，通過組合控制邏輯控制第一級和第二級之間的有效過零點(diǎn)信號路徑選擇開關(guān)，“預(yù)選擇”有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞到下一級；同時數(shù)字碼通過數(shù)字延遲邏輯傳遞到最后一級，經(jīng)過數(shù)字編碼電路，完成編碼； 第三步:第一級預(yù)先選擇好的有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞到第二級預(yù)放大器電路中，并且在第二級預(yù)放大器電路中完成折疊操作，通過第二級失調(diào)平均和內(nèi)插共享電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生該級所需要的過零點(diǎn)比較電平曲線，并輸入到第二級比較器陣列中產(chǎn)生數(shù)字碼，通過組合控制邏輯控制第二級和第三級之間的有效過零點(diǎn)信號路徑選擇開關(guān)，進(jìn)一步“預(yù)選擇”有效過零點(diǎn)信號路徑傳遞到下一級；同時數(shù)字碼通過數(shù)字延遲邏輯傳遞到最后一級，經(jīng)過數(shù)字編碼電路，完成編碼； 第四步:第二級預(yù)先選擇好的有效過零點(diǎn)信號路徑同第三步的方式，逐級“預(yù)選擇”和傳遞，直到最后一級；最后，將所有流水線級產(chǎn)生的數(shù)字碼，錯位相加完成數(shù)字編碼； 第五步:最后經(jīng)過二進(jìn)制數(shù)字碼輸出驅(qū)動電路輸出二進(jìn)制數(shù)字碼。
【文檔編號】H03M1/12GK104348486SQ201410638369
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】任俊彥, 王明碩, 陳勇臻, 劉文娟, 馮澤民, 葉凡, 許俊, 李寧 申請人:復(fù)旦大學(xué)