模数转换器、芯片及模数转换控制方法技术

本申请实施例提供一种模数转换器、芯片以及模数转换控制方法，模数转换器包括多级模数转换电路，任一相邻的两级模数转换电路之间设置有级间放大器，级间放大器包括至少两个放大器，至少两个放大器被配置为进行信号放大。本申请实施例提供的模数转换器中，将级间放大器设置为包括至少两个放大器，两个放大器的功耗都能够降低，因此相对于单个级间放大器而言，能够降低模数转换器的功耗。能够降低模数转换器的功耗。能够降低模数转换器的功耗。

【技术实现步骤摘要】
模数转换器、芯片及模数转换控制方法


[0001]本申请涉及电子电路
，特别涉及一种模数转换器、芯片及模数转换控制方法。

技术介绍

[0002]流水线逐次逼近型模数转换器(Pipeline
‑
SAR ADC)是将流水线模数转换器(Pipeline ADC)中的全并行(Flash)结构用逐次逼近(SAR)结构代替，并利用第一级逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的采样保持网络实现传统Pipeline ADC的前端采样保持功能。虽然Pipeline
‑
SAR ADC速度有所降低，但是大大减少了功耗和面积。而限制Pipeline
‑
SAR ADC功耗的主要因素是级间放大器。级间放大器的开环放大倍数由Pipeline
‑
SAR ADC的总分辨率N位(N
‑
bit)决定，至少需要20log(2^
N+1
)dB。而级间放大器的开环带宽由Pipeline
‑
SAR ADC的速度、第二级SAR ADC的分辨率和输出负载决定，至少需要(1+2^
M
)ln(2^
L+1
)/(2*π*T
RA
)Hz(其中M为第一级模数转换器位数，L为第二级模数转换器位数，T
RA
为级间放大器的放大时间)。级间放大器的负载为2^
L
Cu(其中，Cu表示单位电容大小)。
[0003]为了使Pipeline
‑
SAR ADC实现如此高的开环放大倍数和开环带宽，级间放大器的功耗会非常高，因此传统Pipeline
‑
SAR ADC的功耗依旧比SAR ADC高很多。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种模数转换器、芯片及模数转换控制方法，可以降低模数转换器的功耗。
[0005]本申请实施例提供一种模数转换器，包括多级模数转换电路，任一相邻的两级模数转换电路之间设置有级间放大器，所述级间放大器包括至少两个放大器，所述至少两个放大器被配置为进行信号放大。
[0006]在一些实施例中，所述多级模数转换电路包括第一级模数转换电路和第二级模数转换电路，所述第一级模数转换电路与所述第二级模数转换电路之间设置有所述级间放大器，所述级间放大器包括第一级放大器和第二级放大器，其中：
[0007]所述第一级模数转换电路，被配置为采样输入信号，并对所述输入信号进行模数转换，以得到第一数字信号和残余电压信号；
[0008]所述第一级放大器，与所述第一级模数转换电路连接，被配置为对所述残余电压信号进行放大，得到并输出第一放大信号；
[0009]所述第二级放大器，与所述第一级放大器连接，被配置为对所述第一放大信号进行采样和放大，得到并输出第二放大信号；
[0010]所述第二级模数转换电路，与所述第二级放大器连接，被配置为对所述第二放大信号进行采样以及模数转换，并输出第二数字信号；
[0011]所述模数转换器被配置为根据所述第一数字信号和所述第二数字信号得到对所述输入信号的模数转换结果。
[0012]在一些实施例中，所述第一级放大器为无源放大器。
[0013]在一些实施例中，所述第一级放大器为有源放大器。
[0014]在一些实施例中，所述输入信号为单端信号，所述第一级放大器包括第一放大器、第一电容和第一开关；
[0015]所述第一放大器的第一输入端与所述第一级模数转换电路连接，所述第一放大器的第二输入端连接到共模节点，所述第一放大器的输出端与所述第二级放大器连接；
[0016]所述第一电容的第一端与所述第一放大器的第一输入端连接，所述第一电容的第二端与所述第一放大器的输出端连接；
[0017]所述第一开关的第一端与所述第一放大器的第一输入端连接，所述第一开关的第二端与所述第一放大器的输出端连接；
[0018]其中，所述第一放大器的输出端用于输出所述第一放大信号。
[0019]在一些实施例中，所述第一级放大器还包括第二开关，所述第一放大器的第一输入端通过所述第二开关与所述第一级模数转换电路连接。
[0020]在一些实施例中，所述输入信号为差分信号，所述第一级模数转换电路包括第一输出端、第二输出端，所述第二级放大器包括第一输入端和第二输入端，所述第一级放大器包括第一放大器、第一电容、第二电容、第一开关和第三开关；
[0021]所述第一放大器的第一输入端与所述第一级模数转换电路的第一输出端连接，所述第一放大器的第二输入端与所述第一级模数转换电路的第二输出端连接，所述第一放大器的第一电源端与所述第二级放大器的第一输入端连接，所述第一放大器的第二电源端与所述第二级放大器的第二输入端连接；
[0022]所述第一电容的第一端与所述第一放大器的第一输入端连接，所述第一电容的第二端与所述第一放大器的第一电源端连接；
[0023]所述第一开关的第一端与所述第一放大器的第一输入端连接，所述第一开关的第二端与所述第一放大器的第一电源端连接；
[0024]所述第二电容的第一端与所述第一放大器的第二输入端连接，所述第二电容的第二端与所述第一放大器的第二电源端连接；
[0025]所述第三开关的第一端与所述第一放大器的第二输入端连接，所述第三开关的第二端与所述第一放大器的第二电源端连接；
[0026]其中，所述第一放大器的第一电源端、第二电源端用于输出所述第一放大信号。
[0027]在一些实施例中，所述第一级放大器还包括第二开关和第四开关，所述第一放大器的第一输入端通过所述第二开关与所述第一级模数转换电路的第一输出端连接，所述第一放大器的第二输入端通过所述第四开关与所述第一级模数转换电路的第二输出端连接。
[0028]在一些实施例中，所述第二级放大器为无源放大器。
[0029]在一些实施例中，所述输入信号为单端信号，所述第二级放大器包括第三电容、第四电容、第六开关和第七开关；
[0030]所述第三电容的第一端与所述第一级放大器连接，并通过所述第六开关接地；所述第三电容的第二端与所述第四电容的第一端连接，并且所述第三电容的第二端与所述第四电容的第一端之间通过所述第七开关连接到共模节点；所述第四电容的第二端与所述第二级模数转换电路连接；
[0031]其中，所述第四电容的第二端用于输出所述第二放大信号。
[0032]在一些实施例中，所述第二级放大器还包括第五开关，所述第三电容的第一端通过所述第五开关与所述第一级放大器连接。
[0033]在一些实施例中，所述输入信号为差分信号，所述第一级放大器包括第三输出端、第四输出端，所述第二级模数转换电路包括第三输入端、第四输入端，所述第二级放大器包括第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第六开关、第七开关、第九开关和第十开关；
[0034]所述第三电容的第一端与所述第一级放大器的第三输出端连接，并通过所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模数转换器，其特征在于，包括多级模数转换电路，任一相邻的两级模数转换电路之间设置有级间放大器，所述级间放大器包括至少两个放大器，所述至少两个放大器被配置为进行信号放大。2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述多级模数转换电路包括第一级模数转换电路和第二级模数转换电路，所述第一级模数转换电路与所述第二级模数转换电路之间设置有所述级间放大器，所述级间放大器包括第一级放大器和第二级放大器，其中：所述第一级模数转换电路，被配置为采样输入信号，并对所述输入信号进行模数转换，以得到第一数字信号和残余电压信号；所述第一级放大器，与所述第一级模数转换电路连接，被配置为对所述残余电压信号进行放大，得到并输出第一放大信号；所述第二级放大器，与所述第一级放大器连接，被配置为对所述第一放大信号进行采样和放大，得到并输出第二放大信号；所述第二级模数转换电路，与所述第二级放大器连接，被配置为对所述第二放大信号进行采样以及模数转换，并输出第二数字信号；所述模数转换器被配置为根据所述第一数字信号和所述第二数字信号得到对所述输入信号的模数转换结果。3.根据权利要求2所述的模数转换器，其特征在于，所述第一级放大器为无源放大器。4.根据权利要求2所述的模数转换器，其特征在于，所述第一级放大器为有源放大器。5.根据权利要求4所述的模数转换器，其特征在于，所述输入信号为单端信号，所述第一级放大器包括第一放大器、第一电容和第一开关；所述第一放大器的第一输入端与所述第一级模数转换电路连接，所述第一放大器的第二输入端连接到共模节点，所述第一放大器的输出端与所述第二级放大器连接；所述第一电容的第一端与所述第一放大器的第一输入端连接，所述第一电容的第二端与所述第一放大器的输出端连接；所述第一开关的第一端与所述第一放大器的第一输入端连接，所述第一开关的第二端与所述第一放大器的输出端连接；其中，所述第一放大器的输出端用于输出所述第一放大信号。6.根据权利要求5所述的模数转换器，其特征在于，所述第一级放大器还包括第二开关，所述第一放大器的第一输入端通过所述第二开关与所述第一级模数转换电路连接。7.根据权利要求4所述的模数转换器，其特征在于，所述输入信号为差分信号，所述第一级模数转换电路包括第一输出端、第二输出端，所述第二级放大器包括第一输入端和第二输入端，所述第一级放大器包括第一放大器、第一电容、第二电容、第一开关和第三开关；所述第一放大器的第一输入端与所述第一级模数转换电路的第一输出端连接，所述第一放大器的第二输入端与所述第一级模数转换电路的第二输出端连接，所述第一放大器的第一电源端与所述第二级放大器的第一输入端连接，所述第一放大器的第二电源端与所述第二级放大器的第二输入端连接；所述第一电容的第一端与所述第一放大器的第一输入端连接，所述第一电容的第二端与所述第一放大器的第一电源端连接；所述第一开关的第一端与所述第一放大器的第一输入端连接，所述第一开关的第二端
与所述第一放大器的第一电源端连接；所述第二电容的第一端与所述第一放大器的第二输入端连接，所述第二电容的第二端与所述第一放大器的第二电源端连接；所述第三开关的第一端与所述第一放大器的第二输入端连接，所述第三开关的第二端与所述第一放大器的第二电源端连接；其中，所述第一放大器的第一电源端、第二电源端用于输出所述第一放大信号。8.根据权利要求7所述的模数转换器，其特征在于，所述第一级放大器还包括第二开关和第四开关，所述第一放大器的第一输入端通过所述第二开关与所述第一级模数转换电路的第一输出端连接，所述第一放大器的第二输入端通过所述第四开关与所述第一级模数转换电路的第二输出端连接。9.根据权利要求2所述的模数转换器，其特征在于，所述第二级放大器为无源放大器。10.根据权利要求9所述的模数转换器，其特征在于，所述输入信号为单端信号，所述第二级放大器包括第三电容、第四电容、第六开关和第七开关；所述第三电容的第一端与所述第一级放大器连接，并通过所述第六开关接地；所述第三电容的第二端与所述第四电容的第一端连接，并且所述第三电容的第二端与所述第四电容的第一端之间通过所述第七开关连接到共模节点；所述第四电容的第二端与所述第二级模数转换电路连接；其中，所述第四电容的第二端用于输出所述第二放大信号。11.根据权利要求10所述的模数转换器，其特征在于，所述第二级放大器还包括第五开关，所述第三电容的第一端通过所述第五开关与所述第一级放大器连接。12.根据权利要求9所述的模数转换器，其特征在于，所述输入信号为差分信号，所述第一级放大器包括第三输出端、第四输出端，所述第二级模数转换电路包括第三输入端、第四输入端，所述第二级放大器包括第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第六开关、第七开关、第九开关和第十开关；所述第三电容的第一端与所述第一级放大器的第三输出端连接，并通过所述第六开关接地；所述第三电容的第二端与所述第四电容的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述第四电容的第一端之间通过所述第七开关连接到共模节点；所述第四电容的第二端与所述第二级模数转换电路的第三输入端连接；所述第五电容的第一端与所述第一级放大器的第四输出端连接，并通过所述第九开关接地；所述第五电容的第二端与所述第六电容的第一端连接，所述第五电容的第二端与所述第六电容的第一端之间通过所述第十开关连接到共模节点；所述第六电容的第二端与所述第二级模数转换电路的第四输入端连接；其中，所述第四电容的第二端、所述第六电容的第二端用于输出所述第二放大信号。13.根据权利要求12所述的模数转换器，其特征在于，所述第二级放大器还包括第五开关和第八开关，所述第三电容的第一端通过所述第五开关与所述第一级放大器的第三输出端连接，所述第五电容的第一端通过所述第八开关与所述第一级放大器的第四输出端连接。14.根据权利要求2所述的模数转换器，其特征在于，所述第二级放大器为有源放大器。15.根据权利要求14所述的模数转换器，其特征在于，所述输入信号为单端信号，所述
第二级放大器包括第三电容、第四电容、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维辉，陈敏，
申请(专利权)人：芯海科技深圳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：