电流模余量放大器制造技术

本发明专利技术公开一种电流模余量放大器，包括：基准电流源、开关电流数模转换器及电阻反馈放大网络，所述基准电流源与开关电路数模转换器及电阻反馈放大网络相连，所述开关电路数模转换器还与电子反馈放大网络相连；所述基准电流源用于产生基准电流，所述开关电流数模转换器用于产生模拟电流信号，所述电阻反馈放大网络用于将电流信号通过电阻转换为电压信号，并对电压值余量进行放大，以适合后级流水线继续进行量化转化。本发明专利技术简化了水线模数转换器中的余量放大器的时序设计，提升余量放大器的速度，相较于传统结构具有时序电路设计简单、转换速度快等优点。可广泛应用于模数转换器系统。

【技术实现步骤摘要】
电流模余量放大器
本专利技术属于一种电流模余量增益放大系统，特别涉及一种电流模余量放大器。
技术介绍
在流水线型模数转换器中，最重要的模块是余量放大器，余量放大器的作用是将输入信号与粗量化后的信号对应的模拟值的差值余量进行放大，其目的是计算余量并进行放大。在余量放大器中，先采用子模数转换器对输入模拟信号进行粗量化，然后把粗量化的信号经过数模转换器转换为模拟信号，通过模拟网络实现输入信号与粗量化信号的加减，在余量放大器中还需要把加减后产生的余量进行放大，从而能够方便后级的分级流水线转换。如图1所示，根据上述的放大器结构和数模转换器的结构采用的不同处理方式可以采用不同的结构将数模转换器和放大器融合设计，称为余量放大器(MDAC)。在流水线模数转换器中，需要采用余量放大器对子模数转换器的转换余量进行放大，传递给下一级转换，从而能够采用多级电路对信号进行转换，提升转换速率，如图2所示，传统的余量放大器是基于开关电容结构，采用输入信号在电容上进行充放电，再将该电荷与基准充放电电荷进行比较，从而产生余量电荷，再通过开关电容反馈来放大余量信号，从而产生余量电压信号。开关电容式的余量放大器，其需要精细的时序才能控制其电荷的转移，因此需要复杂的时序设计电路，同时由于开关电容的结构受限于电容充放电速度，其速度并不如开关电流结构快。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种时序电路设计简单、转换速度快的电流模余量放大器。本专利技术所提供的一种电流模余量放大器，包括：基准电流源、开关电流数模转换器及电阻反馈放大网络，所述基准电流源与开关电路数模转换器及电阻反馈放大网络相连，所述开关电路数模转换器还与电子反馈放大网络相连；所述基准电流源用于产生基准电流，所述开关电流数模转换器用于产生模拟电流信号，所述电阻反馈放大网络用于将电流信号通过电阻转换为电压信号，并对电压值余量进行放大，以适合后级流水线继续进行量化转化。其中，所述基准电流源包括场效应管N1～N4、电阻R1及R2、放大器A4，所述放大器A4的负相输入端与基准电压Vref相连，输出端与场效应管N1的栅极及场效应管N2的栅极相连，正相输入端与场效应管N3的漏极相连，所述场效应管N1的漏极与场效应管N3的源极相连，所述场效应管N1的源极通过电阻R1接地，所述场效应管N3的栅极及场效应管N4的栅极均与偏置电压VB相连，所述场效应管N2的漏极与场效应管N4的源极相连，所述场效应管N2的源极通过电阻R2接地，所述场效应管N4的漏极与电阻反馈放大网络相连。其中，所述开关电流数模转换器包括M个镜像尾电流源管NP及M个镜像尾电流源管NQ、M个开关阵列NP1及M个开关阵列NQ1、M个电阻RP及M个电阻RQ，所述M个电流源管NP的栅极均与放大器A4的输出端相连，所述M个电流源管NP的源极分别对应通过M个电阻RP后接地，所述M个电流源管NP的漏极分别对应与M个开关阵列NP1的源极相连，所述M个开关阵列NP1的漏极均与电阻反馈放大网络相连，所述M个开关阵列NP1的栅极均与外置的粗量化模数转换器的数字码值输出相连，所述M个镜像尾电流源管NQ的栅极均与放大器A4的输出端相连，源极分别对应通过M个电阻RQ后接地，漏极分别对应与M个开关阵列NQ1的源极相连，所述M个开关阵列NQ1的漏极均与电阻反馈放大网络相连，所述M个开关阵列NQ1的栅极均与外置的粗量化模数转换器的数字码值相连。其中，所述电阻反馈放大网络包括放大器A3、伪差分放大器A1及A2、若干采样电阻RPS及RNS、反馈电阻RPF及RNF、场效应管P1及M个场效应管P2，所述放大器A3的正相输入端与外部偏置输入电压VCM相连，反相输入端与其输出端相连，所述放大器A3的输出端直接与M个场效应管P2的漏极相连，所述M个场效应管P2的源极均与放大器A3的输出端相连，栅极均与场效应管P1的栅极相连，所述场效应管P1的源极与电源电压相连，漏极与M个开关阵列VP的漏极相连，所述场效应管P1的漏极还直接与其栅极相连，所述放大器A3的输出端还直接与其中一采样电阻RPS的第一端及一采样电阻RNS的第一端相连，所述采样电阻RPS的第二端与M个开关阵列VP的漏极相连，所述采样电阻RNS的第二端与M个开关阵列VN的漏极相连，所有的采样电阻RPS并联连接，所有的采样电阻RNS并联连接，所述采样电阻RPS的第二端还直接与伪差分放大器A1的反相输入端相连，所述采样电阻RNS的第二端还直接与伪差分放大器A2的反相输入端相连，所述伪差分放大器A1的正相输入端与电压VIP相连，所述伪差分放大器A2的正相输入端与电压VIN相连，所述伪差分放大器A1的输出端通过反馈电阻RPF与其反相输入端相连，所述伪差分放大器A2的输出端通过反馈电阻RNF与其反相输入端相连，所述伪差分放大器A1的输出端还用于输出整个余量放大器的输出信号OUTP，所述伪差分放大器A2的输出端还用于输出整个余量放大器的输出信号OUTN。进一步的，所述场效应管N1～N4为NMOS管。进一步的，所述场效应管P1为PMOS管。进一步的，所述M个场效应管P2为PMOS管。上述电流模余量增益放大系统，通过电流转换的方式，采用开关电流的数模转换器实现余量计算操作，并通过伪差分运算放大器实现余量信号的倍乘，从而实现时序简单，速度快的余量放大器。本专利技术简化了水线模数转换器中的余量放大器的时序设计，提升余量放大器的速度，相较于传统结构具有时序电路设计简单、转换速度快等优点。可广泛应用于模数转换器系统。附图说明图1为现有的余量放大器结构示意框图。图2为传统采用开关电容结构的余量放大器结构示意图。图3为本专利技术一种电流模余量放大器的较佳实施方式的电路示意图。图4为本专利技术一种电流模余量放大器的较佳实施方式的单端示意图。图5为图3中电流模余量放大器的传递函数曲线图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。请参考图3所示，其为本专利技术所述的一种电流模余量放大器的较佳实施方式的电路图。所述电流模余量放大器的较佳实施方式包括基准电流源、开关电流数模转换器及电阻反馈放大网络。所述基准电流源与开关电路数模转换器及电阻反馈放大网络相连，所述开关电路数模转换器还与电子反馈放大网络相连。所述基准电流源用于产生基准电流，所述开关电流数模转换器用于产生模拟电流信号，所述电阻反馈放大网络用于将电流信号通过电阻转换为电压信号，并对电压值余量进行放大，以适合后级流水线继续进行量化转化。所述基准电流源包括NMOS管N1～N4、电阻R1及R2、放大器A4，所述放大器A4的负相输入端与基准电压Vref相连，输出端与NMOS管N1的栅极及NMOS管N2的栅极相连，正相输入端与NMOS管N3的漏极相连，所述NMOS管N1的漏极与NMOS管N3的源极相连，所述NMOS管N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流模余量放大器，包括：基准电流源、开关电流数模转换器及电阻反馈放大网络，所述基准电流源与开关电路数模转换器及电阻反馈放大网络相连，所述开关电路数模转换器还与电子反馈放大网络相连；所述基准电流源用于产生基准电流，所述开关电流数模转换器用于产生模拟电流信号，所述电阻反馈放大网络用于将电流信号通过电阻转换为电压信号，并对电压值余量进行放大，以适合后级流水线继续进行量化转化。

【技术特征摘要】
1.一种电流模余量放大器，包括：基准电流源、开关电流数模转换器及电阻反馈放大网络，所述基准电流源与开关电路数模转换器及电阻反馈放大网络相连，所述开关电路数模转换器还与电子反馈放大网络相连；所述基准电流源用于产生基准电流，所述开关电流数模转换器用于产生模拟电流信号，所述电阻反馈放大网络用于将电流信号通过电阻转换为电压信号，并对电压值余量进行放大，以适合后级流水线继续进行量化转化。2.如权利要求1所述的电流模余量放大器，其特征在于：所述基准电流源包括场效应管N1～N4、电阻R1及R2、放大器A4，所述放大器A4的负相输入端与基准电压Vref相连，输出端与场效应管N1的栅极及场效应管N2的栅极相连，正相输入端与场效应管N3的漏极相连，所述场效应管N1的漏极与场效应管N3的源极相连，所述场效应管N1的源极通过电阻R1接地，所述场效应管N3的栅极及场效应管N4的栅极均与偏置电压VB相连，所述场效应管N2的漏极与场效应管N4的源极相连，所述场效应管N2的源极通过电阻R2接地，所述场效应管N4的漏极与电阻反馈放大网络相连。3.如权利要求2所述的电流模余量放大器，其特征在于：所述开关电流数模转换器包括M个镜像尾电流源管NP及M个镜像尾电流源管NQ、M个开关阵列NP1及M个开关阵列NQ1、M个电阻RP及M个电阻RQ，所述M个电流源管NP的栅极均与放大器A4的输出端相连，所述M个电流源管NP的源极分别对应通过M个电阻RP后接地，所述M个电流源管NP的漏极分别对应与M个开关阵列NP1的源极相连，所述M个开关阵列NP1的漏极均与电阻反馈放大网络相连，所述M个开关阵列NP1的栅极均与外置的粗量化模数转换器的数字码值输出相连，所述M个镜像尾电流源管NQ的栅极均与放大器A4的输出端相连，源极分别对应通过M个电阻RQ后接地，漏极分别对应与M个开关阵列NQ1的源极相连，所述M个开关阵列NQ1的漏极均与电阻反馈放大网络相连，所述M个...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓民明，刘涛，王旭，石寒夫，付东兵，陈光炳，王健安，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50