一种用于模数转换器的参考源驱动电路及方法技术

本发明专利技术提出一种用于模数转换器的参考源驱动电路及方法，其根据单个或多个通道的模数转换器的输出编码，计算出参考驱动源所需进行补偿的电荷量，然后对参考驱动源输出滤波电容进行补偿。本发明专利技术中的参考驱动电路只需要很小的滤波电容面积就可以为单个或多个通道模数转换器作参考源驱动，由于滤波电容上与信号大小有比例关系的电荷损失得到及时补偿，因此不会出现单个模数转换器转换时的精度损失，作为多通道共用的参考驱动源时也不会导致邻道串扰上升。

A reference source driving circuit and method for ADC

The invention proposes a method for the ADC reference source driving circuit and method according to the output encoding analog-to-digital converter with single or multiple channels, calculated the amount of charge required to compensate the driving source of reference, then compensate for reference driver output filter capacitor. The invention of the reference driver circuit needs only a small area of the filter capacitor can be a single or multiple channel ADC as a reference source driver, because the charge loss is proportional to the size of the filter capacitor and the signal can be compensated in time, so there is no loss of accuracy of single ADC conversion, as multi channel sharing the reference driver also doesn't lead to a rise in adjacent channel crosstalk.

【技术实现步骤摘要】
一种用于模数转换器的参考源驱动电路及方法
本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种用于模数转换器的参考源驱动电路及方法。
技术介绍
电荷采样型模数转换器(ADC)需要在采样完成后用固定的参考电压源对采样电容进行电荷清除，常见的逐次逼近结构ADC和流水线结构ADC均是如此，用于采样保持的电路工作时也需要参考驱动源的参与。参考驱动源对电容上电荷清除的速度和精度会影响ADC的采样精度。常见的源极跟随器结构的参考驱动源通常需要消耗很大的静态电流来实现驱动源的低阻抗，以保证电荷清除的速度和精度。放大器加输出滤波电容(LDO)结构的参考驱动源消耗的静态电流小，但是滤波电容面积很大。在一颗芯片包含多个通道模数转换器的情况下，如果每个通道都配备独立的参考驱动源则需要消耗更多的电流和面积，且多个通道共用参考驱动源还面临着相邻通道互相干扰(邻道串扰)的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种用于模数转换器的参考源驱动电路及方法，其根据单个或多个通道的模数转换器编码，计算出参考驱动源所需进行补偿的电荷量，然后对参考驱动源输出滤波电容进行补偿。该参考驱动电路只需要很小的滤波电容面积就可以为单个或多个通道模数转换器作参考驱动，由于滤波电容上信号相关电荷得到及时补偿，则不会出现单个模数转换器转换时的精度损失，作为多通道共用的参考驱动源时也不会导致邻道串扰上升。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种用于模数转换器的参考源驱动电路，包括带输出滤波电容的参考驱动源、模数转换器、校准逻辑单元和数模转换器；所述参考驱动源的输出端与模数转换器参考电位的输入端相连，其输入端与所述数模转换器的输出端相连；所述校准逻辑单元的输入端与模数转换器的输出端相连，接收模数转换器的输出编码信号，并根据模数转换器的输出编码信号计算出模数转换器内各级电荷放大器对参考驱动源所需的清除电荷量；所述数模转换器的输入端与校准逻辑单元的输出端相连，由校准逻辑单元控制输出相应的电荷量到参考驱动源的正极和负极实现电荷补偿。进一步地，当模数转换器为单通道时，所述模数转换器包括N个顺次相连的电荷放大器，形成多级结构；各级电荷放大器对参考驱动源所需的清除电荷量由校准逻辑单元根据各级电荷放大器中的子模数转换器的输出编码计算获得，其计算过程具体为：假设各级电荷放大器中的子模数转换器输出的二进制编码是D1～DN，参考驱动源电压是vreft和vrefb，则所有级的电荷放大器对参考驱动源所需的总清除电荷量，即实际需要补偿的电荷量为：Cdac＝a1*f(D1)+a2*f(D2)+…+aN*f(DN)(1)其中，a1…aN表示各级电荷放大器需要的清除电荷加总时的权重因子，由于每级的单位电容容值不同，多级运算时需要乘以一个系数，该系数根据每级的单位电容获得，具体计算公式为：ai＝(vreft-vrefb)·Ci(2)其中，i＝1～N，N代表总级数，Ci代表每级的采样电容值；f(DN)是根据各级电荷放大器中的子模数转换器输出编码确定的补偿电荷量，具体计算公式为：二进制编码：DN＝dm-1dm-2…d0(3)其中，di＝0或di＝1，i＝1…m-1；m为二进制编码的位数；因此：f(DN)＝2(2m-1·dm-1+2m-2·dm-2+…20·d0)-2m+1(4)。进一步地，当模数转换器为多通道且共用参考驱动源时，假设第1个通道的各级子模数转换器输出编码为D1i，第n个通道的各级子模数转换器输出编码是Dni，i＝1,2...N，最终总补偿电荷的计算公式为：Cdac＝(a11*f(D11)+a12*f(D12)+…+a1n*f(D1N))+(a21*f(D21)+a22*f(D22)+…+a2n*f(D2N))+…+an1*f(Dn1)+an2*f(Dn2)+…+anN*f(DnN)其中，a11,a12…anN为不同通道模数转换器中各级需要清除的电荷的比例因子，其计算公式同公式(2)，f(D11),f(D12)…f(DnN)的计算公式同公式(4)。进一步地，所述模数转换器为流水型模数转换器。进一步地，所述参考驱动源为参考驱动放大器LDO；所述数模转换器为电容型数模转换器。一种用于模数转换器的参考源驱动方法，包括以下步骤：(1)搭建用于模数转换器的参考源驱动电路；(2)模数转换器接收到输入信号后输出编码信号至校准逻辑单元，校准逻辑单元根据模数转换器的输出编码信号计算出模数转换器内各级电荷放大器对参考驱动源需要的清除电荷量；(3)校准逻辑单元根据计算出的各级电荷放大器对参考驱动源需要的清除电荷量，控制输出相应的电荷量到参考驱动源的正极和负极实现电荷补偿。进一步地，当模数转换器为单通道时，所述模数转换器包括N个顺次相连的电荷放大器，形成多级结构；各级电荷放大器对参考驱动源所需的清除电荷量由校准逻辑单元根据各级电荷放大器中的子模数转换器的输出编码计算获得，其计算过程具体为：假设各级电荷放大器中的子模数转换器输出的二进制编码是D1～DN，参考驱动源电压是vreft和vrefb，则所有级的电荷放大器对参考驱动源所需的总清除电荷量，即实际需要补偿的电荷量为：Cdac＝a1*f(D1)+a2*f(D2)+…+aN*f(DN)(1)其中，a1…aN表示各级电荷放大器需要的清除电荷加总时的权重因子，由于每级的单位电容容值不同，多级运算时需要乘以一个系数，该系数根据每级的单位电容获得，具体计算公式为：ai＝(vreft-vrefb)·Ci(2)其中，i＝1～N，N代表总级数，Ci代表每级的采样电容值；f(DN)是根据各级电荷放大器中的子模数转换器输出编码确定的补偿电荷量，具体计算公式为：二进制编码：DN＝dm-1dm-2…d0(3)其中，di＝0或di＝1，i＝1…m-1；m为二进制编码的位数；因此：f(DN)＝2(2m-1·dm-1+2m-2·dm-2+…20·d0)-2m+1(4)。进一步地，当模数转换器为多通道且共用参考驱动源时，假设第1个通道的各级子模数转换器输出编码为D1i，第n个通道的各级子模数转换器输出编码是Dni，i＝1,2...N，最终总补偿电荷的计算公式为：Cdac＝(a11*f(D11)+a12*f(D12)+…+a1n*f(D1N))+(a21*f(D21)+a22*f(D22)+…+a2n*f(D2N))+…+an1*f(Dn1)+an2*f(Dn2)+…+anN*f(DnN)其中，a11,a12…anN为不同通道模数转换器中各级需要清除的电荷的比例因子，其计算公式同公式(2)，f(D11),f(D12)…f(DnN)的计算公式同公式(4)。进一步地，所述模数转换器为流水型模数转换器。进一步地，所述参考驱动源为参考驱动放大器LDO；所述数模转换器为电容型数模转换器。本专利技术的有益效果：(1)对一个普通的参考驱动源，如果没有用图1中的数模转换器(DAC)和相关算法对采样电荷进行补偿，那么经过一段时间后滤波电容上的误差将积累；同时由于参考驱动输出端电容很大，使得参考驱动源的带宽很小，并不能马上响应补充电荷的要求，模数转换器的精度久会下降。假设模数转换器每次从参考驱动抽取的电荷为q，而参考驱动输出端的滤波电容上存储了的总电荷是Q。连续k次采样后滤波电容上的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模数转换器的参考源驱动电路，其特征在于：包括带输出滤波电容的参考驱动源、模数转换器、校准逻辑单元和数模转换器；所述参考驱动源的输出端与模数转换器的参考电位输入端相连，其输入端与所述数模转换器的输出端相连；所述校准逻辑单元的输入端与模数转换器的输出端相连，接收模数转换器的输出编码信号，并根据模数转换器的输出编码信号计算出模数转换器内各级电荷放大器对参考驱动源需要的清除电荷量；所述数模转换器的输入端与校准逻辑单元的输出端相连，由校准逻辑单元控制输出相应的电荷量到参考驱动源的正极和负极实现电荷补偿。

【技术特征摘要】
1.一种用于模数转换器的参考源驱动电路，其特征在于：包括带输出滤波电容的参考驱动源、模数转换器、校准逻辑单元和数模转换器；所述参考驱动源的输出端与模数转换器的参考电位输入端相连，其输入端与所述数模转换器的输出端相连；所述校准逻辑单元的输入端与模数转换器的输出端相连，接收模数转换器的输出编码信号，并根据模数转换器的输出编码信号计算出模数转换器内各级电荷放大器对参考驱动源需要的清除电荷量；所述数模转换器的输入端与校准逻辑单元的输出端相连，由校准逻辑单元控制输出相应的电荷量到参考驱动源的正极和负极实现电荷补偿。2.根据权利要求1所述的一种用于模数转换器的参考源驱动电路，其特征在于：当模数转换器为单通道时，所述模数转换器包括N个顺次相连的电荷放大器，形成多级结构；各级电荷放大器对参考驱动源所需的清除电荷量由校准逻辑单元根据各级电荷放大器中的子模数转换器的输出编码计算获得，其计算过程具体为：假设各级电荷放大器中的子模数转换器输出的二进制编码是D1～DN，参考驱动源电压是vreft和vrefb，则所有级的电荷放大器对参考驱动源所需的总清除电荷量，即实际需要补偿的电荷量为：Cdac＝a1*f(D1)+a2*f(D2)+…+aN*f(DN)(1)其中，a1…aN表示各级电荷放大器需要的清除电荷加总时的权重因子，由于每级的单位电容容值不同，多级运算时需要乘以一个系数，该系数根据每级的单位电容获得，具体计算公式为：ai＝(vreft-vrefb)·Ci(2)其中，i＝1～N，N代表总级数，Ci代表每级的采样电容值；f(DN)是根据各级电荷放大器中的子模数转换器输出编码确定的补偿电荷量，具体计算公式为：二进制编码：DN＝dm-1dm-2…d0(3)其中，di＝0或di＝1，i＝1…m-1；m为二进制编码的位数；因此：f(DN)＝2(2m-1·dm-1+2m-2·dm-2+…20·d0)-2m+1(4)。3.根据权利要求2所述的一种用于模数转换器的参考源驱动电路，其特征在于：当模数转换器为多通道且共用参考驱动源时，假设第1个通道的各级子模数转换器输出编码为D1i，第n个通道的各级子模数转换器输出编码是Dni，i＝1,2...N，最终总补偿电荷的计算公式为：Cdac＝(a11*f(D11)+a12*f(D12)+…+a1n*f(D1N))+(a21*f(D21)+a22*f(D22)+…+a2n*f(D2N))+…+an1*f(Dn1)+an2*f(Dn2)+…+anN*f(DnN)其中，a11,a12…anN为不同通道模数转换器中各级需要清除的电荷的比例因子，其计算公式同公式(2)，f(D11),f(D12)…f(DnN)的计算公式同公式(4)。4.根据权利要求1所述的一种用于模数转换器的参考源驱动电路，其特征在于：所述模数转换器为流水型模数转换器。5.根据权利要求1所述的一种用于模数转换器的参考源驱动电路，其特征在于：所述参考驱动源为参考驱动放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晶文，刘亮明，刘洪云，
申请(专利权)人：苏州云芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32