【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路设计中降低功耗的系统及方法,尤其涉及一种降低流水线中运算放大器功耗的系统及方法。
技术介绍
模数转换器作为沟通模拟世界和数字世界的中间桥梁电路,在通讯领域有着广泛的应用。随着便携式设备的日益普及,要求模数转换器具有高速高精度的同时,可获得更低的功耗。然而为获得较高的速度和精度,常常牺牲模数转换器的功耗为代价。高速高精度模数转换器通常采用流水线结构,流水线模数转换器包含多个中低精度子级转换单元,在采样相和保持相两相不交叠的时钟控制下,各个子级转换单元交替进行模数转换。运算放大器作为流水线模数转换器中的核心单元和主要功耗来源,如何降低运算放大器的功耗成为降低整体系统功耗的关键。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了设计简单、降功耗明显、通用性强的降低流水线中运算放大器功耗的系统及方法。本专利技术的技术解决方案是:一种降低流水线模数转换器中运算放大器功耗的系统,其特征在于包括:电流源管M1...Mn;两组开关单元Kb1....Kbn和K1....Kn;两个时钟信号CK1和CK2,其中CK1为保持相时钟,CK2为采样相时钟;产生偏置电压Vb1....Vbn和偏置电压V1....Vn的偏置电压供给模块VBIAS;运算放大器的主体电路OPAbody;电流源管M1...Mn,包括并联的恒流源尾管Ma1...Man和动态源管Mb1. ...
【技术保护点】
一种降低流水线模数转换器中运算放大器功耗的系统,其特征在于包括:电流源管M1…Mn;两组开关单元Kb1….Kbn和K1….Kn;两个时钟信号CK1和CK2,其中CK1为保持相时钟,CK2为采样相时钟;产生偏置电压Vb1….Vbn和偏置电压V1….Vn的偏置电压供给模块VBIAS;运算放大器的主体电路OPAbody;电流源管M1…Mn,包括并联的恒流源尾管Ma1…Man和动态源管Mb1…Mbn,电流源管M1…Mn的源端直接接电源或接地;偏置电压V1….Vn直接接入恒流源尾管Ma1…Man的栅端,形成固定偏置;同时,偏置电压V1….Vn经保持相开关K1….Kn一端连接至动态源尾管Mb1…Mbn的栅端,形成固定偏置;偏置电压Vb1…Vbn经采样相开关Kb1….Kbn一端连接至动态源尾管Mb1…Mbn的栅端,形成动态偏置;开关单元Kb1….Kbn受采样相时钟CK2控制,开关单元K1….Kn受保持时钟CK1控制;恒流源尾管Ma1…Man的漏端和动态源尾管Mb1…Mbn的漏端直接接运算放大器的主体电路OPAbody。
【技术特征摘要】
1.一种降低流水线模数转换器中运算放大器功耗的系统,其
特征在于包括:电流源管M1…Mn;两组开关单元Kb1….Kbn和
K1….Kn;两个时钟信号CK1和CK2,其中CK1为保持相时钟,
CK2为采样相时钟;产生偏置电压Vb1….Vbn和偏置电压V1….Vn
的偏置电压供给模块VBIAS;运算放大器的主体电路OPAbody;
电流源管M1…Mn,包括并联的恒流源尾管Ma1…Man和动态源
管Mb1…Mbn,电流源管M1…Mn的源端直接接电源或接地;
偏置电压V1….Vn直接接入恒流源尾管Ma1…Man的栅端,
形成固定偏置;同时,偏置电压V1….Vn经保持相开关K1….Kn
一端连接至动态源尾管Mb1…Mbn的栅端,形成固定偏置;偏置
电压Vb1…Vbn经采样相开关Kb1….Kbn一端连接至动态源尾管
Mb1…Mbn的栅端,形成动态偏置;开关单元Kb1….Kbn受采样
相时钟CK2控制,开关单元K1….Kn受保持时钟CK1控制;恒流
源尾管Ma1…Man的漏端和动态源尾管Mb1…Mbn的漏端直接接
运算放大器的主体电路OPAbody。
2.根据权利要求1所述的一种降低流水线模数转换器中运算
放大器功耗的系统,其特征在于:将偏置电压V1…Vn设置在使得
恒流源尾管Ma1…Man的漏端和动态源尾管Mb1…Mbn的静态电
流最大,即尾管处于饱和区时的电压;偏置电压Vb1…Vbn电压与
动态源管Mb1…Mbn的源端电压差值与动态源管Mb1…Mbn的
阈值电压相差0~100mV,此时动态源管Mb1…Mbn工作在亚阈值
\t区,反型层较弱,动态源管Mb1…Mbn存在部分漏电流,该漏电
流可帮助运算放大器在进入保持相时快速地建立输出信号,同时
缩减功耗开销。
3.根据权利要求1所述的一种降低流水线模数转换器中运算
放大器功耗的系统,其特征在于:所述的时钟信号CK1和CK2为
两个相位不交叠的时钟信号。
4.一种降低流水线模数转换器中运算放大器功耗的方法(工
作过程),其步骤如下:
(1)根据运算放大器整体电路功耗要求,确定功耗缩减比例;
(2)根据功耗缩减比例,分配所有可控电流源管M1…Mn的
比例和个数,使得恒流源尾管Ma1…Man和动态源尾管Mb1…
Mbn的并联个数之和等于电流源管M1…Mn的并联个数,其中动
态源尾管Mb1…Mbn用于调节运算放大器在采样相CK2工作时的
电流;
(3)保持运算放大器的主体部分OPAbody不动;
(4)根据动态源尾管Mb1…Mbn的实际宽长,设计偏置电
压供给模块VBIAS,使其在保持相时钟CK1输...
【专利技术属性】
技术研发人员:李雪,赵元富,文治平,王宗民,周亮,王瑛,李媛红,
申请(专利权)人:北京时代民芯科技有限公司,北京微电子技术研究所,
类型:发明
国别省市:北京;11
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