用于电荷耦合流水线模数转换器的PVT不敏感共模电荷控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可用于控制电荷耦合流水线模数转换器内部共模电荷的电路装置。包括两个输出共模可调电荷传输电路（BBD）、一个共模检测调整电路、一个关断电压复制电路。本发明专利技术的目标是对现有电荷传输技术引起的共模电荷问题进行抑制，通过2种调整方式达到精确调整共模电荷的目的。第一种调整方式通过调整共源共栅放大器输入管的衬底电压来改变共源共栅放大器的大信号特性，从而改变整个BBD的关断点电压。第二种方式通过改变并联管M4的栅极电压来改变共源共栅放大器的大信号特性，从而改变整个BBD的关断点电压。这两种方式分别用来应对前述两种共模电荷误差。

【技术实现步骤摘要】
用于电荷耦合流水线模数转换器的PVT不敏感共模电荷控制装置
本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种可用于控制电荷耦合流水线模数转换器内部共模电荷的电路装置。 技术背景 在电荷耦合流水线模数转换器中，电荷耦合采样保持电路采样得到的电荷包将会送到后续各级电荷耦合子级流水线电路中进行逐级比较量化处理。对于采用全差分结构实现的电荷耦合流水线模数转换器来说，信号处理在两个信号状态以共模信号为中心互补对称的正、负信号处理通路上同步进行，最后以两个信号通道处理结果的差值作为最终处理结果。输入电压信号首先转换为全差分形式的两个电荷包，分别供后续各级全差分电荷耦合子级流水线电路量化处理，最后得到量化输出结果。 上述电荷耦合流水线模数转换器中，后续各级电荷耦合子级流水线电路对输入电荷包进行处理时其共模电荷包大小一般保持相等不变。在现有的CMOS工艺条件下，由于工艺波动随机性以及其他各类非理性因素的存在，所实现的各级电荷耦合子级流水线电路的共模电荷大小不能严格相等，而是存在一定的共模误差。 在影响共模电荷的诸多因素中，子级电路之间的电荷传输电路模块的影响至关重要。对于高效电荷传输技术的实现，现有的技术实现方式典型的有专利:US2007/0279507A1增强型电荷传输电路，其典型电路结构如图1所示。电荷传输MOSFET S的栅极Ve被连接到由M0S管Ml、M2和M3构成的运算放大器1的输出端。运算放大器1的输出端运算电荷传输之前，S处于关断状态，待传输电荷被存储在上。图2为该电路的工作电压波形示意图。t0时刻，Ckl发生负阶越变化，Ckln发生正阶越变化，导致Ni电压VNi突变到一个低电位而No的电压VN。突变到一个高电位，运算放大器1将会响应该变化并驱动MOSFET S栅极\电压为高电平，使得S开始导通；由于电势差的缘故，Ni上所存储电荷将会以电子形式向No转移，引起VNi上升而VN。下降，运算放大器1将同样会响应该变化并驱动MOSFET S栅极\电压逐渐降低；tl时刻，当VNi上升到电压V,时，Ve电压逐渐降低到截止电压Vth时，S重新关断，电荷传输过程结束，其中 ' 由共源共栅运算放大器的静态工作点确定。 图1所示电路在一个时钟周期内所传输的电荷量％可以用上电荷变化量表示。 QT = ( Λ Vckl- Δ VNi) (1) = ((Vckl (to) -Vckl (tl)) - (VNi (to) -VNi (tl)) 均为由基准电压直接控制的固定量；VNi(t0)由待传输信号电荷量决定，而VNi (tl)在电荷传输结束时逼近到电压Vp整个电荷传输过程中，VNi向t逼近的速度和精度直接决定了 BCT电路的电荷传输速度和精度。若t精确稳定，则传输过程中所传输的电荷量为待传输信号电荷的线性函数。但由于t由共源共栅运算放大器的静态工作点确定，t对于PVT (工艺波动、电源电压噪声、温度变化)波动非常敏感。假设由于PVT波动t产生了 Λ V的变化，对应VNi (tl)将会产生Λ V的电压变化量。由⑴式，我们可以看到AV会直接在屮上产生AQ=八作仏的误差电荷量。 当该电路被全差分使用时，可得到传输的共模电荷量为: [0011 ] Qtcm = (C^ ( Δ vck「Λ VNiP) +C^ ( Δ Vck「Λ VNiN)) /2 (2) = (Vckl (tO) -Vckl (tl)) -Q* ((2VNi (tO) _VMP (tl) _VNiN (tl)) /2 可以看出，VNi(tl)所带来的误差在共模电荷传输时无法消除，该误差直接传输给后级电路，因此针对该误差必须进行有效控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是现有技术的不足，提供一种外部信号可线性调整的PVT不敏感的共模电荷控制装置，对现有电荷传输技术引起的共模电荷问题进行抑制。 按照本专利技术提供的技术方案，所述用于电荷耦合流水线模数转换器的PVT不敏感共模电荷控制装置包括:两个输出共模可调电荷传输电路、一个共模检测调整电路、一个关断电压复制电路；第一输出共模可调电荷传输电路和第二输出共模可调电荷传输电路的OUT端输出信号均输入到共模检测调整电路，共模检测调整电路根据第一输出共模可调电荷传输电路的OUT信号、第二输出共模可调电荷传输电路的OUT信号、控制时钟和参比电压VKEF进行处理并将输出反馈信号Vfb，反馈信号Vfb分别连接到两个输出共模可调电荷传输电路的P端调节OUT端的输出共模，关断电压复制电路根据基准电压νΚΛ产生衬底控制电压Vbody连接两个输出共模可调电荷传输电路的B端；第一输出共模可调电荷传输电路和第二输出共模可调电荷传输电路根据IN端、B端和P端的信号各自产生输出OUT信号，全差分的OUT信号被共模检测调整电路检测的同时，还直接输出到下一级共模电荷控制电路； 所述的输出共模可调电荷传输电路包括:NM0S管M4和NM0S管Ml的漏极同时被连接到NM0S管M2的源极，NM0S管M4和Ml的源极同时被连接到地，NM0S管Ml和M4的栅极分别连接IN端和P端，并且NM0S管Ml的衬底电位由B端控制；NM0S管M2的漏极连接到电荷传输NM0S管Ms的栅极和PM0S管M3的漏极，同时还连接到NM0S管Men的漏极，NM0S管M2的栅极接偏置电压Vbn ；PM0S管M3的漏极连接到NM0S管M2源极，PM0S管M3的栅极接偏置电压Vbp，PM0S管M3的漏极接PM0S管Μ印的漏极；PM0S管Μ印的源极接电源电压，PM0S管Μ印的栅极接工作时钟CkO ；NM0S管Men的源极接地，NM0S管Men的栅极接工作时钟CkO ；电荷传输NM0S管Ms源、漏和栅端分别接IN端、OUT端和NM0S管M2的漏极。 所述共模检测调整电路对第一、第二输出共模可调电荷传输电路的输出共模电荷的调整是通过分别控制第一、第二输出共模可调电荷传输电路内部的M0S管M4的P端实现。 所述关断电压复制电路对第一、第二输出共模可调电荷传输电路的输出共模电荷的调整是通过分别控制第一、第二输出共模可调电荷传输电路内部的M0S管Ml的衬底电压B端实现。 所述共模检测调整电路包括一个共模误差放大器模块和一个误差信号处理模块，共模误差放大器模块在控制时钟的控制下对差分输出电荷信号和Vref信号进行比较，并将结果输出到误差信号处理模块；误差信号处理模块对共模误差信号进行处理得到Vfb输出信号，用于控制输出共模可调电荷传输电路的P端。共模检测调整电路内部的误差信号处理模块采用可编程跨导放大器电路。 本专利技术的优点是:通过2种调整方式达到精确调整共模电荷的目的。第一种调整方式通过调整共源共栅放大器输入管的衬底电压来改变共源共栅放大器的大信号特性，从而改变整个BBD的关断点电压。第二种方式通过改变并联管M4的栅极电压来改变共源共栅放大器的大信号特性，从而改变整个BBD的关断点电压。这两种方式分别用来应对前述两种共模电荷误差。 【附图说明】 图1为现有技术中电荷传输电路原理图。 图2为现有技术中电荷传输波形图。 图3为本专利技术所述的PVT不敏感共模电荷控制装置结构图。 图4为本专利技术的输出共模可调电荷传输电路(简称BBD)的电路图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电荷耦合流水线模数转换器的PVT不敏感共模电荷控制装置，其特征是，包括两个输出共模可调电荷传输电路、一个共模检测调整电路（33）、一个关断电压复制电路（34）；第一输出共模可调电荷传输电路（31）和第二输出共模可调电荷传输电路（32）的OUT端输出信号均输入到共模检测调整电路（33），共模检测调整电路（33）根据第一输出共模可调电荷传输电路（31）的OUT信号、第二输出共模可调电荷传输电路的OUT信号、控制时钟和参比电压VREF进行处理并将输出反馈信号Vfb，反馈信号Vfb分别连接到两个输出共模可调电荷传输电路的P端调节OUT端的输出共模，关断电压复制电路（34）根据基准电压VR,1产生衬底控制电压Vbody连接两个输出共模可调电荷传输电路的B端；第一输出共模可调电荷传输电路（31）和第二输出共模可调电荷传输电路（32）根据IN端、B端和P端的信号各自产生输出OUT信号，全差分的OUT信号被共模检测调整电路（33）检测的同时，还直接输出到下一级共模电荷控制电路；所述的输出共模可调电荷传输电路包括：NMOS管M4和NMOS管M1的漏极同时被连接到NMOS管M2的源极，NMOS管M4和M1的源极同时被连接到地，NMOS管M1和M4的栅极分别连接IN端和P端，并且NMOS管M1的衬底电位由B端控制；NMOS管M2的漏极连接到电荷传输NMOS管Ms的栅极和PMOS管M3的漏极，同时还连接到NMOS管Men的漏极，NMOS管M2的栅极接偏置电压Vbn；PMOS管M3的漏极连接到NMOS管M2源极，PMOS管M3的栅极接偏置电压Vbp，PMOS管M3的漏极接PMOS管Mep的漏极；PMOS管Mep的源极接电源电压，PMOS管Mep的栅极接工作时钟Ck0；NMOS管Men的源极接地，NMOS管Men的栅极接工作时钟Ck0；电荷传输NMOS管Ms源、漏和栅端分别接IN端、OUT端和NMOS管M2的漏极。...

【技术特征摘要】
1.用于电荷耦合流水线模数转换器的PVT不敏感共模电荷控制装置，其特征是，包括两个输出共模可调电荷传输电路、一个共模检测调整电路(33)、一个关断电压复制电路(34 );第一输出共模可调电荷传输电路(31)和第二输出共模可调电荷传输电路(32 )的OUT端输出信号均输入到共模检测调整电路(33)，共模检测调整电路(33)根据第一输出共模可调电荷传输电路(31)的OUT信号、第二输出共模可调电荷传输电路的OUT信号、控制时钟和参比电压Vkef进行处理并将输出反馈信号Vfb，反馈信号Vfb分别连接到两个输出共模可调电荷传输电路的P端调节OUT端的输出共模，关断电压复制电路(34)根据基准电压Viu产生衬底控制电压Vbody连接两个输出共模可调电荷传输电路的B端；第一输出共模可调电荷传输电路(31)和第二输出共模可调电荷传输电路(32)根据IN端、B端和P端的信号各自产生输出OUT信号，全差分的OUT信号被共模检测调整电路(33)检测的同时，还直接输出到下一级共模电荷控制电路； 所述的输出共模可调电荷传输电路包括=NMOS管M4和NMOS管Ml的漏极同时被连接到NMOS管M2的源极，NMOS管M4和Ml的源极同时被连接到地，NMOS管Ml和M4的栅极分别连接IN端和P端，并且NMOS管Ml的衬底电位由B端控制；NM0S管M2的漏极连接到电荷传输NMOS管Ms的栅极和PMOS管M3的漏极，同时还连接到NMOS管Men的漏极，NMOS管M2的栅极接偏置电压Vbn ；PM0S管M3的漏极连接到NMOS管M2源极，PMOS管M3的栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：于宗光，陈珍海，钱宏文，季惠才，封晴，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32