一种用于制造技术

本发明专利技术涉及一种用于

【技术实现步骤摘要】
with 6ppm INL and 1
μ
V Offset,"in IEEE Journal of Solid
‑
State Circuits,vol.48,no.12,pp.3019
‑
3027,Dec.2013,doi:10.1109/JSSC.2013.2278737.
[0002]B.S.Karmakar,R.van Veldhoven and K.A.A.Makinwa,"A Continuous
‑
Time Zoom ADC for Low
‑
Power Audio Applications,"in IEEE Journal of Solid
‑
State Circuits,vol.55,no.4,pp.1023
‑
1031,April2020,doi:10.1109/JSSC.2019.2959480.
[0003]E.Eland,S.Karmakar,B.R.van Veldhoven and K.A.A.Makinwa,"A 440
‑
μ
W,109.8
‑
dB DR,106.5
‑
dB SNDR Discrete
‑
Time Zoom ADC With a20
‑
kHz BW,"in IEEE Journal of Solid
‑
State Circuits,vol.56,no.4,pp.1207
‑
1215,April 2021,doi:10.1109/JSSC.2020.3044896.
现有的用于
Zoom ADC
中的数模转换器是将粗量化和细量化的数字码直接进行相加，再转换成温度计码传输到每个单元
。
这样的设计存在一些缺点，一是单元数量较大，线性化处理如数据加权平均模块复杂度更高，版图面积也较大；二是这种数模转换设计会限制粗
、
细量化的精度关系，因为细量化往往控制和粗量化相同的单元，对应相同的最低有效位，从而限制
Zoom ADC
的精度
。
本专利技术旨在改进现有的
Zoom ADC
中的数模转换器设计，降低数据加权平均模块的复杂度以及其引入的延时，降低版图面积，且打破
Zoom ADC
中粗
、
细量化的精度限制，提高
ADC
整体精度
。

技术实现思路

本专利技术的目的在于提供一种用于
Zoom ADC
的高性能分裂式数模转换器
。
本专利技术提出的一种用于
Zoom ADC
的高性能分裂式数模转换器，由粗量化电阻单元和细量化电阻单元组成，其中：粗量化电阻单元中单位电阻阻值是
R1
，细量化电阻单元中单位电阻阻值是
R2
；粗量化电阻单元包括粗量化数字码
、
第一二进制转温度计码
、
第一数据加权平均模块
、
第一
D
触发器
、
第一级联缓冲器和第一单位电阻
R1
；粗量化数字码依次通过第一二进制转温度计码和第一数据加权平均模块连接至第一
D
触发器，第一
D
触发器连接第一级联缓冲器输入端，第一级联缓冲器输出端连接第一单位电阻
R1
；细量化电阻单元包括细量化数字码
、
第二二进制转温度计码
、
第二数据加权平均模块
、
第二
D
触发器和第二级联缓冲器和第二单位电阻
R2
；细量化数字码依次通过第二二进制转温度计码和第二数据加权平均模块连接至第二
D
触发器
。
第二
D
触发器连接第二级联缓冲器输入端，第二级联缓冲器输出端连接第二单位电阻
R2。
本专利技术中，采用
D
触发器和级联缓冲器加电阻级联实现电阻单元，这样的好处是可以提高其信号建立速度，并且保持不同单元拥有相近的上升和下降速率，从而提高匹配效果，降低码间干扰
(ISI)
的影响
。
本专利技术中，所述的数模转换器的单元有两种单位电阻阻值，相对应的，粗量化数字码和细量化数字码可以有不同的精度
。
当使用5位模数转换器
(ADC)
进行粗量化时，参考电压为
V
REF
，其最低有效位
(LSB)
为
V
REF
/2^4
；此时使用4位模数转换器进行细量化时，将其参考电压设置为
1/4*V
REF
，其最低有效位对应
V
REF
/2^5
；从而细量化数字码在粗量化的基础上提高
1bit
的精度，且二者累加后对应的最大的温度计码是
32+16*0.5
＝
40
，粗细量化结合后，实现了6位的有效精度，比常规的5位模数转换器，多提供了8倍粗量化最低有效位的冗余量，使得整个高性能分裂式数模转换器的稳定性得到了极大的提升
。
本专利技术中，假设5位模数转换器进行粗量化，4位模数转换器进行细量化且参考电压分别设置为
V
REF
和
1/4*V
REF
；此时粗量化数字码对应
32
个单元，每个单元的电阻值为
R,
细量化有
16
个单元，每个单元的电阻值为
2*R
；将粗量化数字码对应的单位电阻
R
拆成2个
2*R
电阻的并联；即粗量化数字码对应的电阻单元设计成细量化数字码相同的电阻单元；一方面，粗量化数字码从二进制转成温度计码后，每1个温度计码控制2个阻值为
2*R
的电阻单元，以降低粗
、
细量化对应的电阻单元间的误差，实现更好的匹配效果；另一方面，在对该分裂式数模转换器的电路进行版图设计时，将粗量化电阻单元放到两侧，将细量化电阻单元放在中间，使粗量化电阻单元
、
细量化电阻单元结合后采用共质心匹配，进一步提高匹配效果，降低梯度效应产生的影响
。
本专利技术的有益效果在于：本专利技术与传统的
Zoom ADC
中应用的数模转换器相比，有以下几个显著的优点：1，使相应的细量化
ADC
能够设计更小的最低有效位，而不是受到粗量化
ADC
的最低有效位的约束，从而使整体
Zoom ADC
实现至少1位有效位数的提升
。
具体的效果可以根据图4获得，根据
Simuli本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于
Zoom ADC
的高性能分裂式数模转换器，其特征在于：由粗量化电阻单元和细量化电阻单元组成，其中：粗量化电阻单元中单位电阻阻值是
R1
，细量化电阻单元中单位电阻阻值是
R2
；粗量化电阻单元包括粗量化数字码
、
第一二进制转温度计码
、
第一数据加权平均模块
、
第一
D
触发器
、
第一级联缓冲器和第一单位电阻
R1
；粗量化数字码依次通过第一二进制转温度计码和第一数据加权平均模块连接至第一
D
触发器，第一
D
触发器连接第一级联缓冲器输入端，第一级联缓冲器输出端连接第一单位电阻
R1
；细量化电阻单元包括细量化数字码
、
第二二进制转温度计码
、
第二数据加权平均模块
、
第二
D
触发器和第二级联缓冲器和第二单位电阻
R2
；细量化数字码依次通过第二二进制转温度计码和第二数据加权平均模块连接至第二
D
触发器，第二
D
触发器连接第二级联缓冲器输入端，第二级联缓冲器输出端连接第二单位电阻
R2。2.
根据权利要求1所述的一种用于
Zoom ADC
的高性能分裂式数模转换器，其特征在于：所述的数模转换器的单元有两种单位电阻阻值，相对应的，粗量化数字码和细量化数字码有不同的精度；当使用5位模数转换器进行粗量化时，参考电压为
V
REF
，其最低有效位（
LSB
）为
V
REF
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怡杰，徐佳伟，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：