一种模数／数模转换器。所述模数／数模转换器包括：比较部分和放大部分，所述放大部分包括：差分放大器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、若干时钟开关，其特征在于，还包括第一组合开关至第四组合开关。所述各个组合开关，可以在各个电容不匹配时，通过改变开关状态来改变各个电容的连接关系。从而，改善差分放大器由于各电容不匹配而引起的误差，提高模数／数模转换器的输出质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路设计领域，特别涉及模数/数模转换器。
技术介绍
模数转换器用于将模拟的输入信号转换成数字信号并输出。例如，模数转换电路 可以将模拟的电压信号转换成相应的数字信号并输出。 目前，对于需要进行高速模数转换的应用环境，较常使用的是流水线模数转换器 (pipeline ADC)。图1所示为目前采用的一种10位流水线模数转换器的示意图。参照图 1所示，所述模数转换器包括采样/保持单元110、级联的2位模数/数模转换器120、3位 闪烁(flash)模数转换器123以及数字校正单元130。其中，每个2位模数/数模转换器 120将差分输入电压分别与参考电压进行比较，将比较结果数模转换后差分输出(VoutP、 VoutN)至下一级2位模数/数模转换器，并根据比较结果相应产生一个2位的数字信号输 出，例如第一个2位模数/数模转换器输出2位信号alaO，第二个2位模数/数模转换器输 出2位信号blbO...第7个2位模数/数模转换器输出2位信号glgO ;3位闪烁(flash) 模数转换器123输出一个3位的数字信号输出H〈2:0〉；而数字校正单元130根据各个2位 模数/数模转换器输出的2位数字信号输出以及3位闪烁(flash)模数转换器123输出的 3位数字信号输出产生最终的一个10位数字信号输出。 上述的2位模数/数模转换器120由两部分组成比较部分以及放大部分，其中 参照图2a所示，所述比较部分包括第一比较器201和第二比较器202，所述第一比较器 201的第一输入端接收第一输入电压VinP和第二输入电压VinN的差值，第二输入端接收 1/4Vref，输出端输出信号al ;所述第二比较器202的第一输入端接收第一输入电压VinP 和第二输入电压VinN的差值，第二输入端接收-l/4Vref，输出端输出信号aO。其中，Vref =Vrefp-Vrefn。 Vrefp和Vrefn可由外部电路产生。第一比较器201的输出信号al和第 二比较器202的输出信号a0在时钟CKla的两个下降沿之间有效。 图2b所示为放大部分的电路结构图。参照图2b所示，所述放大部分包括差分放 大器310 ;第一电容Q、第二电容G、第三电容Q、第四电容C4 ;以及若干由时钟CK1、 CKla、 CK2控制的开关，而第一输入电压VinP和第二输入电压VinN作为所述2位模数/数模转换 器的差分输入电压，差分放大器310的第一输出电压VoutP和第二输出电压VoutN作为所 述2位模数/数模转换器的差分输出电压。 所述差分放大器310的第一差分输入端in经由第一电容d、开关311接收第一输入电压VinP，且所述第一差分输入端in还经由第一电容Q、开关313接收第一参考电压Vrefl，且所述第一差分输入端in还经由开关314接收偏置电压Vcmi ; 所述差分放大器310的第二差分输入端ip经由第二电容G、开关318接收第二输入电压VinN，且所述第二差分输入端ip还经由第二电容G、开关317接收第二参考电压Vref2，且所述第二差分输入端ip还经由开关316接收偏置电压Vcmi ; 所述差分放大器310的第一差分输出端 经由开关320与第三电容C3相连，且所述第一差分输出端Vop还经由开关320、开关312接收第一输入电压VinP ; 所述差分放大器310的第二差分输出端Von经由开关321与第四电容C4相连，且 所述第二差分输出端Von还经由开关321、开关319接收第二输入电压VinN，且第三电容C3 与第四电容C4经由开关315相连。 其中，开关311、312、318、319受时钟CK1控制，开关313、317、320、321受时钟CK2 控制，开关314、315、316受时钟Ckla控制。 上述的时钟CKl、CKla和CK2的时序关系，参照图2c所示，CK1与CK2为互不重叠 的时钟，而CKla与CK1同时上跳至高电平，并先于CK1变为低电平。 其中，参照图2d所示，第一参考电压Vrefl和第二参考电压Vref 2分别由相应的 电路产生。 第一参考电压产生电路包括开关spl、开关scl和开关snl，其中开关spl接收电 压Vrefp，开关scl接收偏置电压Vcmi，开关snl接收电压Vrefn，在开关spl或scl或snl 为有效时，输出相应接收的电压作为第一参考电压Vrefl。 其中，spl的值由下述逻辑式计算al&aO&CK2 ;scl的值由下述逻辑式计算( al)&aO&CK2 ;snl的值由下述逻辑式计算al&aO&CK2。 al禾P a0即前述的第一比较器201和 第二比较器202的输出。 而第二参考电压产生电路包括开关sp2、开关sc2和开关sn2，其中开关sp2接收 电压Vrefn，开关sc2接收偏置电压Vcmi，开关sn2接收电压Vrefp，在开关sp2或sc2或 sn2为有效时，输出相应接收的电压作为第二参考电压Vref2。 其中，sp2的值由下述逻辑式计算al&aO&CK2 ;sc2的值由下述逻辑式计算( al)&aO&CK2 ;sn2的值由下述逻辑式计算al&aO&CK2。 al和a0即前述的第一比较器201和 第二比较器202的输出。 下面简述上述2位模数/数模转换器中放大部分的工作过程 在CK1为高电平时，开关311、312、318、319闭合，第一电容Q获得第一输入电压 VinP，第三电容C3获得第一输入电压VinP，第二电容C2获得第二输入电压VinN，第四电容 C4获得第二输入电压VinN。 而此时，CKla也为高电平，开关314、315、316闭合，第一电容Q、第二电容G、第三 电容C3及第四电容C4获得偏置电压Vcmi 。 而在CK2为高电平时，开关313、317、320、321闭合，第一电容Q获得第一参考电 压Vrefl ;第三电容Q则获得差分放大器310的第一输出电压VoutP的反馈；第二电容。2 获得第二参考电压Vref2 ;第四电容C4则获得差分放大器310的第二输出电压VoutN的反 馈。 进一步，考虑到所述差分放大器310的第一差分输入端in和第二差分输入端ip上的寄生电容Cpl和Cp2，所述2位模数/数模转换器的工作状态可以表示如下 在CKl、CKla为高电平时，有 (VinP-Vcmi) X (Q+Q) + (O-Vcmi) XCpl ;以及， (VinN-Vcmi) X (C2+C4) + (O-Vcmi) X Cp2。 而在CK2为高电平时，有 (Vref l-VvN) X(VoutP—VvN) XC3+ (O—VvN) XCpl ; (Vref2-VvP) X C2+ (VoutP-VvP) X C4+ (0-VvP) X Cp2 。 则根据电荷守恒原理，有 (VinP-Vcmi) X (Q+Q) + (0—Vcmi) X Cpl = (Vref 1—VvN) X (VoutP—VvN) X C3+ (0 -VvN)XCpl (1) (VinN-Vcmi) X (C2+C4) + (0-Vcmi) X Cp2 = (Vref2_VvP) X 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模数／数模转换器，包括：比较部分和放大部分，所述放大部分包括：差分放大器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、若干时钟开关，其特征在于，还包括第一组合开关至第四组合开关，所述差分放大器的第一差分输入端经由第一电容、第一时钟开关与第一输入电压端相连，且所述第一差分输入端还经由第一电容、第三时钟开关与第一组合开关相连，且所述第一差分输入端还经由第四时钟开关与偏置电压端相连；所述差分放大器的第二差分输入端经由第二电容、第八时钟开关与第二输入电压端相连，且所述第二差分输入端还经由第二电容、第七时钟开关与第二组合开关相连，且所述第二差分输入端还经由第六时钟开关与偏置电压端相连；所述差分放大器的第一差分输出端经由第三组合开关、第十时钟开关与第三电容相连，且所述第一差分输出端还经由第三组合开关、第十时钟开关、第二时钟开关与第一输入电压端相连；所述差分放大器的第二差分输出端经由第四组合开关、第十一时钟开关与第四电容相连，且所述第二差分输出端还经由第四组合开关、第十一时钟开关、第九时钟开关与第二输入电压端相连，且第三电容与第四电容经由第五时钟开关相连，其中，第一组合开关和第三组合开关均与第一差分输出端和第一参考电压端相连，分别择一输出第一差分输出端或第一参考电压端的电压，且互不相同；第二组合开关和第四组合开关均匀第二差分输出端和第二参考电压端相连，分别择一输出第二差分输出端或第二参考电压端的电压，且互不相同。...
【技术特征摘要】
一种模数/数模转换器，包括比较部分和放大部分，所述放大部分包括差分放大器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、若干时钟开关，其特征在于，还包括第一组合开关至第四组合开关，所述差分放大器的第一差分输入端经由第一电容、第一时钟开关与第一输入电压端相连，且所述第一差分输入端还经由第一电容、第三时钟开关与第一组合开关相连，且所述第一差分输入端还经由第四时钟开关与偏置电压端相连；所述差分放大器的第二差分输入端经由第二电容、第八时钟开关与第二输入电压端相连，且所述第二差分输入端还经由第二电容、第七时钟开关与第二组合开关相连，且所述第二差分输入端还经由第六时钟开关与偏置电压端相连；所述差分放大器的第一差分输出端经由第三组合开关、第十时钟开关与第三电容相连，且所述第一差分输出端还经由第三组合开关、第十时钟开关、第二时钟开关与第一输入电压端相连；所述差分放大器的第二差分输出端经由第四组合开关、第十一时钟开关与第四电容相连，且所述第二差分输出端还经由第四组合开关、第十一时钟开关、第九时钟开关与第二输入电压端相连，且第三电容与第四电容经由第五时钟开关相连，其中，第一组合开关和第三组合开关均与第一差分输...
【专利技术属性】
技术研发人员：林崴平，罗文哲，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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