一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法技术

本申请公开了一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法，包括：流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压；对所述每级电路的模拟输出电压进行逆运算，得到每级电路的同比输入电压；根据所述每级电路的同比输入电压，得到每级电路在时域或频域的性能。本发明专利技术只需CADENCE中自带库中元器件就可以搭建完成实现，易于实现；同时可以更加方便动态评估流水线各级在时域或频域上的性能。

A design method of circuit at all levels in pipelined analog-to-digital converter

The present application discloses a design method for all levels of circuits in a pipelined analog-to-digital converter, which includes: the analog input voltage of a pipelined analog-to-digital converter is processed in a pipelined manner to obtain the analog output voltage of each stage of the circuit; the analog output voltage of each stage is inversely calculated to obtain the same circuit at each stage. Specific input voltage; according to the same input voltage of each stage circuit, the performance of each stage circuit in time domain or frequency domain is obtained. The invention can be built and implemented simply by the components in the self-contained Library of CADENCE, and it is more convenient to dynamically evaluate the performance of pipeline at all levels in time domain or frequency domain.

【技术实现步骤摘要】
一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法
本专利技术涉及模数转换器
，尤其涉及一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法。
技术介绍
流水线结构模数转换器(PipelineADC)是一种常用模数转换器结构,其转换速率较高，消耗的芯片面积和功耗却较低，常用于无线通信、CCD图像数据处理、超声监测等高速应用领域。相对于其他结构模数转换器来说,最大优势在于它在精度、速度、功耗等方面的很好平衡，其精度较高，转换速度较快，功耗较低且芯片面积较小，因此在无线通信、数字视频等高速高精度领域中的应用越来越广泛。在设计流水线流水线模数转换器中各级电路时，往往很难评估各级电路的性能是否满足整个流水线模数转换器的性能，大多数采用如式(1)的静态方法，根据输入信号的电压值算出输出值，然后和实际仿真得到的值进行对比，但这样不能直观的像采样保持电路那样通过对输出直接做离散傅立叶变换(DFT)而得到其动态性能，如SNR或SNDR。由于式(1)中的参数D不是线性的，是根据输入值的大小与参考值的对比而得到的1、0、-1三个值，假如Vin是一单音正弦信号，则通过式(1)得到的是一非线性信号，而用这个信号去做离散傅立叶变换(DFT)后是无法得到每级电路的性能，比如信号噪声比(SNR)或者信号噪声失真比(SNDR)。Vout＝2*Vin+D*Vref其中，Vin是输入信号的电压值；Vref为固定值的参考电压，电压值根据流水线模数转换器的设计规格参数确定；Vout是输出信号的电压值。
技术实现思路
为了方便评估各级电路的性能是否满足整个流水线模数转换器的性能，本申请提供了一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法。本申请采用的技术方案是：一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法，包括：流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压；对所述每级电路的模拟输出电压进行逆运算，得到每级电路的同比输入电压；根据所述每级电路的同比输入电压，得到每级电路在时域或频域的性能。所述流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压，具体为：所述流水线模数转换器的模拟输入电压经过采样保持电路得到第一级电路的输入电压，第一级电路的输入电压经过子模数转换器后得到数字输出信号，然后数字输出信号经过子数模转换器后得到模拟输出信号，将第一级电路的输入电压与所述模拟输出信号做减法，然后再经过放大器放大2倍，得到余差模拟电压输出，即第二级电路的输入电压，依次类推得到每级电路的输出电压。所述流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压，包括：Vout＝2*(Vin-Vdac)其中，Vin为每级电路的输入电压；Vdac为每级电路的输入电压Vin经过子模数转换器和子数模转换器后得到的模拟输出电压；Vref为固定值的参考电压，电压值根据流水线模数转换器的设计规格参数确定；Vout是每级电路的输出电压。所述对所述每级电路的模拟输出电压进行逆运算，得到每级电路的同比输入电压，包括：Vout＝2*Vin+s*Vref其中，Vin为每级电路的输入电压；Vref为固定值的参考电压，电压值根据流水线模数转换器的设计规格参数确定；Vout是每级电路的输出电压；s为转换参数。根据每级电路的输入信号经过子模数转换器后得到二进制BCD码的数字输出D，对数字输出D经转换电路处理得到转换参数s；其中，其中，D为每级电路的输入信号经过子模数转换器后得到的二进制BCD码的数字输出；Vref为固定值的参考电压，电压值根据流水线模数转换器的设计规格参数确定。所述对所述每级电路的输出电压进行逆运算，得到每级流水线同比输入电压，具体为：每级电路的输入电压经过子模数转换器后得到二进制数字输出信号D，分离得到二进制数字输出信号D的高位D[1]和低位D[0]；对每级数字输出信号的高位D[1]和低位D[0]经反相器、与门、或门、压控电压源得到s，然后s经乘法器和压控电压源处理后，得到每级电路的同比输入电压。对数字输出信号D经转换电路处理得到转换参数s，具体为：D[1]经反相器F1后得到与门Y2的第一输入电压M1，M1再经过反相器F2得到与门Y1的第一输入电压；D[0]经反相器F3后得到与门Y1的第二输入电压M2，M2再经过反相器F4得到与门Y2的第二输入电压；与门Y1的第一输入电压和第二输入电压进行与运算，得到或门的第一输入电压；与门Y2的第一输入电压和第二输入电压进行与运算，得到或门H1的第二输入电压；或门H1的第一输入电压和第二输入电压进行或运算得到压控电压源K1的第二输入电压；M1作为压控电压源K1的第一输入电压与压控电压源K1的第二输入电压进行减法运算，得到转换参数s。所述对所述每级电路的模拟输出电压进行逆运算，得到每级电路的同比输入电压，具体为：每级电路的模拟输出电压即为下一级电路的输入电压，对每级电路的输入电压经过子模数转换器后得到热码D′，其中，从热码D′中分离得到高位D′[1]和低位D′[0]；D′[1]经反相器后与D′[0]经压控电压源处理得到转换参数s，然后s经乘法器和压控电压源处理后，得到每级电路的同比输入电压。D′[1]经反相器F5后得到压控电压源K5的第一输入电压；压控电压源K5的第一输入电压与D′[0]经压控电压源K5做减法运算做减法运算，得到转换参数s。所述s经乘法器和压控电压源处理后，得到每级电路的同比输入电压，具体为：压控电压源K2提供电压值为的电压，s作为乘法器C1的第一输入电压与压控电压源K2的电压值进行乘法运算，得到压控电压源K4的第二输入电压；每级电路的输出信号Vout经压控电压源K3后得到电压值为的电压值作为压控电压源K4的第一输入电压；压控电压源K4的第一输入电压与第二输入电压进行减法运算，得到每级电路的同比输入电压Vin。当流水线模数转换器的模拟输入电压进入每级电路后，根据要得到的N位的数字输出信号以及功耗，设置相应级数的级电路。比较每级电路的同比输入电压与每级电路的输入电压，得出每级电路在时域上的性能。对所述流水线同比输入电压做离散傅立叶变换(DFT)，得出每级电路在频域上的性能。所述性能具体为SNR(信号噪声比)或者SNDR(信号噪声失真比)。本专利技术取得的有益效果是：1，易于实现，只需CADENCE中自带库中元器件就可以搭建完成实现；2，可以更加方便动态评估流水线各级在时域或频域上的性能(比如SNR(信号噪声比)或者SNDR(信号噪声失真比等)；3，经该专利技术设计方法得到的各级电路的同比电输入压与各级电路的输入电压做对比，根据二者误差大小判定是否满足整体流水线模数转换器的性能。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的整体流水线以及某一级流水线的原始框图；图2是本专利技术提供的通过Vout恢复出输入电压Vin的一种具体电路设计图；图3是本专利技术提供的通过Vout恢复出输入电压Vin的另一种具体电路设计图。具体实施方式下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法，其特征在于，包括：流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压；对所述每级电路的模拟输出电压进行逆运算，得到每级电路的同比输入电压；根据所述每级电路的同比输入电压，得到每级电路在时域或频域的性能。

【技术特征摘要】
1.一种流水线模数转换器中各级电路的设计方法，其特征在于，包括：流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压；对所述每级电路的模拟输出电压进行逆运算，得到每级电路的同比输入电压；根据所述每级电路的同比输入电压，得到每级电路在时域或频域的性能。2.如权利要求1所述的流水线模数转换器中各级电路的设计方法，其特征在于，所述流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压，具体为：所述流水线模数转换器的模拟输入电压经过采样保持电路得到第一级电路的输入电压，第一级电路的输入电压经过子模数转换器后得到数字输出信号，然后数字输出信号经过子数模转换器后得到模拟输出信号，将第一级电路的输入电压与所述模拟输出信号做减法，然后再经过放大器放大2倍，得到余差模拟电压输出，即第二级电路的输入电压，依次类推得到每级电路的输出电压。3.如权利要求2所述的流水线模数转换器中各级电路的设计方法，其特征在于，所述流水线模数转换器的模拟输入电压经每级电路流水线式处理后得到每级电路的模拟输出电压，包括：Vout＝2*(Vin-Vdac)其中，Vin为每级电路的输入电压；Vdac为每级电路的输入电压Vin经过子模数转换器和子数模转换器后得到的模拟输出电压；Vref为固定值的参考电压，电压值根据流水线模数转换器的设计规格参数确定；Vout是每级电路的输出电压。4.如权利要求3所述的流水线模数转换器中各级电路的设计方法，其特征在于，所述对所述每级电路的模拟输出电压进行逆运算，得到每级电路的同比输入电压，包括：Vout＝2*Vin+s*Vref其中，Vin为每级电路的输入电压；Vref为固定值的参考电压，电压值根据流水线模数转换器的设计规格参数确定；Vout是每级电路的输出电压；s为转换参数。5.如权利要求4所述的流水线模数转换器中各级电路的设计方法，其特征在于，根据每级电路的输入信号经过子模数转换器后得到二进制BCD码的数字输出D，对数字输出D经转换电路处理得到转换参数s；其中，其中，D为每级电路的输入信号经过子模数转换器后得到的二进制BCD码的数字输出；Vref为固定值的参考电压，电压值根据流水线模数转换器的设计规格参数确定。6.如权利要求5所述的流水线模数转换器中各级电路的设计方法，其特征在于，所述对所述每级电路的输出电压进行逆运算，得到每级流水线同比输入电压，具体为：每级电路的输入电压经过子模数转换器后得到二进制数字输出信号D，分离得到二进制数字输出信号D的高位D[1]和低位D[0]；对每级数字输出信号的高位D[1]和低位D[0]经反相器、与门、或门、压控电压源得到s，然后s经乘法器和压控电压源处理后，得到每级电路的同比输入电压。7.如权利要求6所述的流水线模数转换器中各级电路的设计方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺平，
申请(专利权)人：北京新岸线移动多媒体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11