流水线模拟数字转换器的乘法数字模拟转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于流水线模拟数字转换器的乘法数字模拟转换器。乘法数字模拟转换器包含一运算放大器。乘法数字模拟转换器于取样阶段取样差分输入信号，且于放大阶段根据第一参考电压及第二参考电压进行减法及乘法运算。第一参考电压及第二参考电压的共模电压非实质上等于差分输入信号的共模电压；及/或第一参考电压及第二参考电压的电压差非实质上等于差分输入信号所被允许的最大峰对峰值的一半。第一参考电压及第二参考电压的其中之一可以是接地电平。本发明专利技术有助于进一步降低流水线模拟数字转换器的整体电路面积。

Multiplication Digital-to-Analog Converter of Pipeline Analog-to-Digital Converter

The invention discloses a multiplier digital-analog converter applied to pipeline analog-to-digital converter. The multiplier digital-to-analog converter consists of an operational amplifier. The multiplicative digital-analog converter sampled the differential input signal in the sampling stage, and subtracted and multiplied the input signal in the amplification stage according to the first reference voltage and the second reference voltage. The common-mode voltage of the first reference voltage and the second reference voltage is not substantially equal to the common-mode voltage of the differential input signal; and/or the voltage difference between the first reference voltage and the second reference voltage is not substantially equal to half of the maximum peak-to-peak allowed by the differential input signal. One of the first reference voltage and the second reference voltage may be the ground level. The invention is helpful to further reduce the overall circuit area of pipelined analog-to-digital converter.

【技术实现步骤摘要】
流水线模拟数字转换器的乘法数字模拟转换器
本专利技术涉及流水线模拟数字转换器(pipelinedADC，亦作pipelineADC)，尤其涉及流水线模拟数字转换器的乘法数字模拟转换器(multiplyingDAC,以下简称MDAC)。
技术介绍
图1为现有的流水线模拟数字转换器100，包含多个串接的运算级110、末端模拟数字转换器120以及数字校正电路130。差分输入信号Vin经过多级的比较、相减及放大等运算，最后由校正电路130对每一运算级110的输出以及末端模拟数字转换器120的输出进行校正后，产生数字码D，数字码D即差分输入信号Vin经模拟数字转换后的结果。流水线模拟数字转换器100的动作原理为本领域技术人员所熟知，故不再赘述。图2为图1的其中一个运算级110的功能方框图。运算级110包含子模拟数字转换器112、解码器114以及乘法数字模拟转换器116。子模拟数字转换器112包含多个比较器，所述比较器将差分输入信号Vin与多个预设电压VR1至VRn比较，而得到一个数字信号b。比较器的个数及预设电压的个数(即n值)与流水线模拟数字转换器100的位元数有关。解码器114根据数字信号b将参考电压VREF+、参考电压VREF-及/或电压VCM_REF提供给MDAC116。电压VCM_REF为参考电压VREF+及参考电压VREF-的共模电压。MDAC116对差分输入信号Vin进行取样，并且根据解码器114提供的电压对差分输入信号Vin进行减法及乘法运算以输出差分输出信号Vout。差分输出信号Vout成为下一个运算级110或末端模拟数字转换器120的差分输入信号。为了使流水线模拟数字转换器100稳定操作，电压VCM_REF理想上应等于差分输入信号Vin的共模电压VCM_PGA，且参考电压VREF+及参考电压VREF-的电压差一般为差分输入信号Vin所被允许的最大峰对峰值Vpp_max的一半。举例来说，假设差分输入信号Vin被限定为介于VDD及接地电平之间(亦即Vpp_max＝VDD-0＝VDD)，则VREF+-VREF-＝0.5Vpp_max＝0.5VDD，且VCM_REF＝VCM_PGA＝0.5VDD。图3为现有的用来产生参考电压VREF+及参考电压VREF-的电路图。此电路为本领域技术人员所熟知，故不再赘述。为了符合上述条件，现有技术常通过调整图3中电阻R1与R2的阻值以及电流源Ir的电流来使得VREF+＝0.75VDD且VREF-＝0.25VDD。然而上述的条件限制了参考电压VREF+及参考电压VREF-的设计自由度。再者，图3中的单位增益缓冲器(unitgainbuffer)310及320会占用相当大的电路面积。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术的一目的在于提供一种流水线模拟数字转换器的乘法数字模拟转换器，以提高乘法数字模拟转换器的参考电压的设计自由度，而有助于进一步降低流水线模拟数字转换器的整体电路面积。本专利技术公开一种乘法数字模拟转换器，应用于一流水线模拟数字转换器并操作于一取样阶段或一放大阶段，包含：一运算放大器及四个电容。第一电容的第一端于该取样阶段耦接一第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的一第一输入端。第一电容的第二端于该取样阶段接收一差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该运算放大器的一第一输出端。第二电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第一输入端。第二电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接一第二参考电压。第三电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的一第二输入端。第三电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该运算放大器的一第二输出端。第四电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第二输入端。第四电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接一第三参考电压。该第二参考电压及该第三参考电压的其中之一实质上为接地电平。本专利技术另公开一种乘法数字模拟转换器，应用于一流水线模拟数字转换器并操作于一取样阶段或一放大阶段，包含一运算放大器及四个电容。第一电容的第一端于该取样阶段耦接一第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的一第一输入端。第一电容的第二端于该取样阶段接收一差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该运算放大器的一第一输出端。第二电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第一输入端。第二电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接一第二参考电压。第三电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的一第二输入端。第三电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该运算放大器的一第二输出端。第四电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第二输入端。第四电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接一第三参考电压。该运算放大器的该第一及第二输入端于该放大阶段的直流电压非实质上等于该第一参考电压。本专利技术另公开一种乘法数字模拟转换器，应用于一流水线模拟数字转换器并操作于一取样阶段或一放大阶段，包含一运算放大器及六个电容。第一电容的第一端于该取样阶段耦接一第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的一第一输入端。第一电容的第二端于该取样阶段接收一差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该运算放大器的一第一输出端。第二电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第一输入端。第二电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接一第二参考电压。第三电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的一第二输入端。第三电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该运算放大器的一第二输出端。第四电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第二输入端。第四电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接一第三参考电压。第五电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第一输入端。第五电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该第二参考电压及该第三参考电压的一共模电压。第六电容的第一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第二输入端。第六电容的第二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该共模电压。本专利技术的流水线模拟数字转换器的乘法数字模拟转换器允许参考电压偏移以及缩放而不影响乘法数字模拟转换器的操作。相较于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乘法数字模拟转换器，应用于一流水线模拟数字转换器并操作于一取样阶段或一放大阶段，包含：一运算放大器；一第一电容，具有一第一端及一第二端，其中该第一端于该取样阶段耦接一第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的一第一输入端，其中该第二端于该取样阶段接收一差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该运算放大器的一第一输出端；一第二电容，具有一第三端及一第四端，其中该第三端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第一输入端，其中该第四端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接一第二参考电压；一第三电容，具有一第五端及一第六端，其中该第五端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的一第二输入端，其中该第六端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该运算放大器的一第二输出端；以及一第四电容，具有一第七端及一第八端，其中该第七端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第二输入端，其中该第八端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接一第三参考电压；其中，该第二参考电压及该第三参考电压的其中之一实质上为接地电平。...

【技术特征摘要】
1.一种乘法数字模拟转换器，应用于一流水线模拟数字转换器并操作于一取样阶段或一放大阶段，包含：一运算放大器；一第一电容，具有一第一端及一第二端，其中该第一端于该取样阶段耦接一第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的一第一输入端，其中该第二端于该取样阶段接收一差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该运算放大器的一第一输出端；一第二电容，具有一第三端及一第四端，其中该第三端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第一输入端，其中该第四端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接一第二参考电压；一第三电容，具有一第五端及一第六端，其中该第五端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的一第二输入端，其中该第六端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该运算放大器的一第二输出端；以及一第四电容，具有一第七端及一第八端，其中该第七端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第二输入端，其中该第八端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接一第三参考电压；其中，该第二参考电压及该第三参考电压的其中之一实质上为接地电平。2.如权利要求1所述的乘法数字模拟转换器，其中该运算放大器的该第一及第二输入端于该放大阶段的直流电压非实质上等于该第一参考电压。3.如权利要求2所述的乘法数字模拟转换器，其中该差分输入信号的共模电压为一第一电压，该第二参考电压及该第三参考电压的共模电压为一第二电压，且该第一参考电压与该运算放大器的该第一及第二输入端于该放大阶段的直流电压的差值实质上等于该第一电压与该第二电压的差值的(N-1)/N倍，N为正整数。4.如权利要求3所述的乘法数字模拟转换器，其中N＝2P，P为该流水线模拟数字转换器的位元数的整数部分。5.如权利要求1所述的乘法数字模拟转换器，还包含：一第五电容，具有一第九端及一第十端，其中该第九端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第一输入端，其中该第十端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该第二参考电压及该第三参考电压的一共模电压；以及一第六电容，具有一第十一端及一第十二端，其中该第十一端于该取样阶段耦接该第一参考电压，以及于该放大阶段不耦接该第一参考电压而耦接该运算放大器的该第二输入端，其中该第十二端于该取样阶段接收该差分输入信号，以及于该放大阶段耦接该共模电压。6.如权利要求5所述的乘法数字模拟转换器，其中该第二电容的电容值为该第一电容的电容值的X倍，该第五电容的电容值为该第一电容的电容值的Y倍，X与Y的和实质上为1。7.如权利要求6所述的乘法数字模拟转换器，其中该第二参考电压及该第三参考电压的差值为一第一电压差，若该第一电压差实质上为该差分输入信号所被允许的最大峰对峰值的R倍，则X等于1/2R，R为正数。8.如权利要求5所述的乘法数字模拟转换器，其中该第二参考电压及该第三参考电压的差值非实质上等于该差分输入信号所被允许的最大峰对峰值的一半。9.一种乘...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志龙，吴盈澂，黄诗雄，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71