流水线逐次近似模数转换器制造技术

一种多级模数数据转换，包括：第一级单元，被配置用于使用第一参考信号将模拟输入信号处理为第一数目的最高有效位，一级输出第一级残余信号；第二级单元，被配置用于接收并使用第二参考信号处理第一级残余信号为第二数目的剩余最低有效位；采样单元，被配置用于使用无源元件将从第一级单元接收的第一级残余信号采样至第二级单元上；以及输出单元，被配置用于输出数字值，是第一数目的最高有效位与第二数目的剩余最低有效位的组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数据转换器，并且更具体地涉及流水线逐次近似模数转换器。
技术介绍
逐次近似寄存器(SAR)模数转换器(ADC)已经广泛地用作对于中速以及中高分辨率应用的功率效率的候选者。为了克服由技术施加的速度限制，时间交错已被用于SARADCο然而，随着时间交错的SAR ADC核心(子ADC)的构成数目增多和/或随着在流水线SARADC中使用有源元件，已经浮现了数个问题。关于直接时间交错的已知问题包括增大的输入负载，严格的子ADC匹配和定时偏斜要求，增大的功率以及增大的面积。此外，通常用于提供放大的具有有源元件的流水线随着环境改变导致不良的功率效率以及需要复杂的误差校准。
技术实现思路
本专利技术提供了仅使用无源元件流水线排布的多级模数数据转换。在一个实施例中，公开了一种用于提供多级模数数据转换的系统。系统包括:第一级单元，被配置用于使用第一参考信号将模拟输入信号处理为第一数目的最高有效位，并且输出第一级残余信号；第二级单元，被配置用于接收并使用第二参考信号将第一级残余信号处理为第二数目的剩余最低有效位;采样单元，被配置用于使用无源元件将从第一级单元接收的第一级残余信号采样至第二级上；以及输出单元，被配置用于输出数字值，该数字值是第一数目的最高有效位与第二数目的剩余最低有效位的组合。在另一实施例中，公开了一种提供多级模数转换的方法。方法包括:在第一级中使用第一参考信号将模拟输入信号处理为第一数目的最高有效位;输出第一级中的第一残余信号;在第二级中接收并使用第二参考信号将第一级残余信号处理为第二数目的剩余最低有效位，其中不使用有源元件将从第一级接收的第一级残余信号采样至第二级上；以及输出数字值，该数字值是第一数目的最高有效位与第二数目的最低有效位的组合。在另一实施例中，公开了一种用于提供多级模数转换的设备。设备包括:用于在第一级中使用第一参考信号将模拟输入信号处理为第一数目的最高有效位的装置;用于输出第一级中第一残余信号的装置;用于在第二级中接收并使用第二参考信号将第一级残余信号处理为第二数目的剩余最低有效位的装置，其中不使用有源元件将从第一级接收的第一级残余信号采样至第二级上；以及用于输入数字值的装置，该数字值是第一数目的最高有效位与第二数目的最低有效位的组合。在又一实施例中，公开了一种用于提供由非有源元件流水线排布的多级模数转换的方法。该方法包括:在第一级中使用第一参考信号将模拟输入信号处理为第一数目的最高有效位;输出来自第一级的第一残余信号；在第二级中接收并使用第二参考信号将第一级残余信号处理为第二数目的剩余最低有效位，其中不使用有源元件将从第一级接收的第一级残余信号采样至第二级上，其中第一参考信号除以第一数目的最高有效位的二次幂以产生用于第二级的第二参考信号；以及输出数字值，该数字值是第一数目的最高有效位与第二数目的剩余最低有效位的组合。从借由示例的方式说明了本专利技术特征方面的本专利技术说明书将使得本专利技术的其他特征和优点明显。【附图说明】可以通过研习所附的更多附图部分地发现探明均关于其结构和操作的本专利技术的细节，其中同样的附图标记涉及同样的部件，并且其中:图1是不使用有源元件流水线排布的M位两级模数转换器体系结构的功能方框图；图2是不使用有源元件流水线排布的M位两级逐次近似寄存器(SAR)模数转换器(ADC)的详细功能方框图；以及图3是不使用有源元件流水线排布的三级d位SARADC的详细功能方框图。【具体实施方式】如上所述，随着用于SARADC以克服由技术施加的速度限制的时间交错SAR ADC核心构成数目增多、和/或随着流水线SAR ADC中使用有源元件而已经浮现数个问题。与直接时间交错有关的已知问题包括增大的输入负载，严格的子ADC匹配和定时偏斜要求，增大的功率以及增大的面积。此外，使用有源元件的流水线排布导致随着环境改变的不良功率效率以及需要的误差校准。如在此所述的某些实施例提供用于速度改进，而同时使用较小的面积和功率解决了传统的时间交错和有源元件流水线排布的缺点。在阅读本说明书之后如何在各个实施方式和应用中实施本专利技术将变得明显。尽管将在此描述本专利技术的各个实施方式，应该理解，仅借由示例并且非限制性的方式展示这些实施方式。同样地，各个实施方式的该详细说明书不应构造用于限制本专利技术的范围或宽广度。在一个实施例中，数据转换器电路提供了仅使用无源元件流水线排布的多级模数转换(例如M位转换)。数据转换器电路包括第一级、第二级和输出单元。第一级接收模拟输入信号并且使用第一参考信号将输入信号处理为第一数目的最高有效位(也即M-N位)。第一级也输出第一残余信号。第二级接收并使用第二参考信号将第一级残余信号处理为第二数目的剩余最低有效位(也即N位)，调整第二参考信号为以使其比第一参考信号小根据第一级中所处理的位数的倍数。此外，从第一级接收的第一残余信号被采样至第二级上而并未由有源元件放大。输出单元输出数字值，该数字值是第一数目的最高有效位与第二数目的最低有效位的组合。图1是根据本专利技术一个实施例的M位两级模数转换器体系结构100的功能方框图。在图1中，第一级110配置用于使用输入电压Vir^PVrefl处理(M-N)个最高有效位(MSB)，并且输出电压VappJPVre3sl。输出电压乂-工是第一级110中电容性数模转换器(CDAC)的模拟输出电压，其是基于输入至第一比较器130的第一级SAR ADC的数字输出的输入信号的模拟近似。第一比较器130的另一输入是输入电压Vin。作为输入电压Vin和Vappl之间差值的、来自第一级的输出残余电压(Vappl)被采样至第二级120上，而并未由有源放大器放大。在图1的实施例中，第一级的输出残余电压(Vre3sl)仅使用采样单元(诸如采样和保持开关150)而被采样至第二级120上。在其他实施例中，可以使用其他无源元件(诸如二极管、电阻器、或诸如晶体管或光电导器件之类的其他形式开关)而将第一级的输出残余电压采样至第二级上。一旦该采样完成，第二级120继续对原始第一样本SAR处理，而同时第一级110独立地发起对新第二样本的SAR采样/处理。第二级120被配置用于使用输入电压Vresl和Vref2处理N个最低有效位(LSB)，并输出电压Vapp#PVres2。为了补偿第一级残余电压放大的缺乏，合适地调整用于第二级的参考信号(Vrrf2)。在图1的所示实施例中，调整用于第二级的参考信号(Vre3f2)以基本上等于用于第一级的参考信号(Vrefl)除以二的(M-N)次幂。因此，在一些实施例中，用于第二级的参考信号被设置为用于第一级的参考信号除以二的第一级中所处理位数次幂。第二级中⑶AC的模拟输出电压(Vapp2)输入至第二比较器140。在所示的实施例中，并未使用第二级的残余电压(Vre3s2),因为第二级是最后一级。尽管，在所示的实施例中，用于第二级的参考信号被编程为二的第一级中所处理位数(等于M-N)的次幂，第二级参考信号可以编程为不同的(例如如果在第一和第二级之间添加I位冗余，则是二的M-N-1次幂)。在另一实施例中，信号除法器单元将第一参考信号除以二的第一数目的最高有效位减去级之间多个冗余位的次幂以产生当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供多级模数数据转换的系统，所述系统包括：第一级单元，被配置用于使用第一参考信号将模拟输入信号处理为第一数目的最高有效位，并且被配置用于输出第一级残余信号；第二级单元，被配置用于接收所述第一级残余信号并且使用第二参考信号将所述第一级残余信号处理为第二数目的剩余最低有效位；采样单元，被配置用于使用无源元件将从所述第一级单元接收的所述第一级残余信号采样至所述第二级单元上；以及输出单元，被配置用于输出数字值，所述数字值是所述第一数目的最高有效位与所述第二数目的剩余最低有效位的组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·帕克，S·利莫蒂拉基斯，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US