專利名稱：在短持續(xù)時(shí)間內(nèi)為動(dòng)態(tài)變化負(fù)載提供具有期望精確度的基準(zhǔn)電壓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明一般地涉及提供恒定電壓的緩沖器的設(shè)計(jì)，并且也涉 及其在多級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的設(shè)計(jì)與實(shí)施方式中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
0002緩沖器放大器電路(此后稱為"緩沖器")經(jīng)常被利用來提 供期望的恒定基準(zhǔn)電壓。通常，緩沖器接收來自恒定電壓源如帶隙基 準(zhǔn)的恒定電壓，并產(chǎn)生具有期望驅(qū)動(dòng)規(guī)格(該緩沖器所產(chǎn)生的電壓的 特性，例如信號(hào)建立時(shí)間、提供的電流強(qiáng)度、噪聲容限等)的基準(zhǔn)電 壓。驅(qū)動(dòng)規(guī)格通常由提供給緩沖器的預(yù)期負(fù)載及其特性決定。
0003在若干環(huán)境中，提供給緩沖器的負(fù)載隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化。這一 變化負(fù)載的一個(gè)問題在于基準(zhǔn)電壓本身會(huì)由于負(fù)載的變化而變化。然 而，緩沖器可被設(shè)計(jì)來隨時(shí)間建立期望的基準(zhǔn)電壓。如參考下面的模 數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)所述，在若干環(huán)境中需要短的這種建立持續(xù)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
0004圖1是在一個(gè)實(shí)施例中的流水線式ADC的框圖，其圖示說 明了對(duì)基準(zhǔn)電壓的需要，該基準(zhǔn)電壓需要在短持續(xù)時(shí)間內(nèi)建立到期望 量值。顯示了 ADC 100，其包含采樣和保持放大器(SHA) 110、級(jí) 120-1至120-S、數(shù)字糾錯(cuò)塊130和基準(zhǔn)緩沖器150。每個(gè)塊在下文被 更詳盡地描述。
0005基準(zhǔn)緩沖器150 —般從恒定DC電壓(例如在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域 中公知的帶隙基準(zhǔn)電壓)在路徑152上產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓(Vref)。依照其 他組件使用電壓的需要，基準(zhǔn)電壓可為差分和/或單端模式。為了避免 模糊本發(fā)明的特征，此后提供的描述參照單端實(shí)施方式。通過閱讀這 里提供的公開內(nèi)容，差分電路方法的擴(kuò)展對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員來說是 明顯的，并且本發(fā)明的各個(gè)方面試圖覆蓋這樣的實(shí)施方式。0006SHA IIO采樣在路徑101上接收的輸入模擬信號(hào)并在路徑111 上保持采樣的電壓電平以便進(jìn)一步處理。數(shù)字糾錯(cuò)塊130接收來自各 個(gè)級(jí)(分別在路徑123-1至123-S)的子碼，并產(chǎn)生與路徑101上接收 的采樣相應(yīng)的數(shù)字碼。相關(guān)技術(shù)中熟知的各種糾錯(cuò)方法可用來糾正所 接收子碼中的任何錯(cuò)誤。產(chǎn)生的數(shù)字碼作為最終數(shù)字碼被提供在路徑 139上，該數(shù)字碼與在特定時(shí)刻輸入模擬信號(hào)上的采樣的電壓相對(duì)應(yīng)。
0007120-1至120-S的每個(gè)級(jí)均產(chǎn)生與被接收作為輸入的模擬信號(hào) 的電壓電平相應(yīng)的子碼(基于路徑152上接收的基準(zhǔn)信號(hào)Vref)，并 產(chǎn)生作為(任何)下一級(jí)輸入的放大剩余信號(hào)。例如，級(jí)120-1轉(zhuǎn)換 路徑111上的電壓電平以便在路徑123-1上產(chǎn)生子碼，并且在路徑112 上產(chǎn)生的放大剩余信號(hào)被提供作為級(jí)120-2的輸入。公共參考電壓Vref 被提供給級(jí)120-1至120-S。圖2還圖示說明了依照已知方法的流水線 式ADC的每級(jí)(為簡(jiǎn)明，僅參考級(jí)120-1來描述)中包含的(邏輯) 組件。
0008關(guān)于圖2，示出了級(jí)120-1，其包含閃速ADC 250、數(shù)模轉(zhuǎn)換 器(DAC) 260、減法器270和增益放大器280。閃速ADC250 (編碼 器的實(shí)例)把在路徑111上接收的模擬信號(hào)的采樣轉(zhuǎn)換為提供給路徑 256的相應(yīng)p-位子碼(路徑256包含在圖1的路徑123-1中，并且P小 于N) 。 DAC 260將在路徑256上接收的子碼轉(zhuǎn)換為路徑267上相應(yīng) 的模擬信號(hào)(Vdac)。
0009減法器270產(chǎn)生剩余信號(hào)作為采樣111 (Vi)和在路徑267上 接收的模擬信號(hào)之間的差。增益放大器280放大剩余信號(hào)(Vi-Vdac) 并將其作為放大剩余信號(hào)提供給路徑112。路徑112上的信號(hào)用來通過 ADC后面的級(jí)分解N位數(shù)字碼中的剩余位。通過每個(gè)級(jí)產(chǎn)生剩余信號(hào) 的方式在下面通過參考圖3A和3B進(jìn)行描述。
0010圖3A是圖示說明提供p位子碼的實(shí)施例中DAC 260、減法器 270和增益放大器280實(shí)現(xiàn)方式的電路圖，而圖3B是用來圖示說明該 電路的采樣和保持相位的時(shí)序圖。所示電路圖包含運(yùn)算放大器350、反 饋電容器360、反饋開關(guān)380和電路部分301-1至301-2"。所示電路部 分310-1包含采樣電容330-1、開關(guān)301A-1、 310B-1和310C-l。剩余 電路部分310-2到310-2n也可以包含同樣的組件，并且為了簡(jiǎn)潔未被描述。每個(gè)組件在下文被更詳盡地描述。
0011圖3中電路使用兩個(gè)相位信號(hào)來操作，如所示采樣相位370 和保持相位390。在第一相位(采樣相位370)中，開關(guān)310A-1至310A-2n 在時(shí)間點(diǎn)371被閉合而剩余開關(guān)380、 310B-1至310B-2"和310C-1到 310C-2M呆持開啟。結(jié)果，每個(gè)采樣(輸入)電容器330-1至330-2n被 理想地充電(在371-371之間的持續(xù)時(shí)間內(nèi))到輸入采樣的電壓，該輸 入釆樣在時(shí)間點(diǎn)372在路徑111上被接收。
0012在第二相位(持續(xù)時(shí)間391-392之間)中，反饋開關(guān)380被閉 合而開關(guān)310A-1到310A-2"保持開啟。構(gòu)成開關(guān)310B-1至310B-2"和 310C-1至310C-2"的連接，這樣每個(gè)采樣電容器330-1至330-2n的輸 入端被連接到Vref或REFCM端，這由閃速ADC 250的輸出決定。結(jié) 果，電容器330-1至330-2"傳輸與輸入信號(hào)和Vref或REFCM的差值
(剩余)成比例的充電電量到反饋電容器360 (直到時(shí)間點(diǎn)392)。如 所期望的，該剩余被運(yùn)算放大器350放大并作為放大剩余信號(hào)提供給 下一級(jí)。
0013通過檢査電路的操作，會(huì)認(rèn)識(shí)到在不同的保持相位期間(在 每個(gè)上升沿391由圖3A的開關(guān)電容器電路提供給基準(zhǔn)緩沖器150)提 供的負(fù)載量值(依據(jù)子碼的值)可以是不同的。特別是，圖3A中開關(guān) 電容器電路(在持續(xù)時(shí)間391-392內(nèi))提供的電容負(fù)載被表示為
CL=Cn (Vref-Vin) /Vref 等式(1)
其中Cn代表連接到Vref的所有電容器的電容值，而Vin代表被采樣的 輸入電壓。
0014從等式1可以認(rèn)識(shí)到引起負(fù)載變化的一個(gè)因素是輸入信號(hào)的 變化電壓電平(Vin)。引起負(fù)載變化的另一個(gè)因素是連接到Vref (在 保持相位為緩沖器150)的電容器的數(shù)量，其決定于編碼器(閃速ADC 250)的輸出。例如，在(多個(gè))保持相位期間(圖3B的時(shí)間點(diǎn)391 與392之間)，被選擇數(shù)目的采樣電容器(基于子碼)被連接到Vref 而剩余的電容器被連接到REFCM端。
0015因此，當(dāng)輸入信號(hào)等于Vref，由圖3A的開關(guān)電容器電路所提 供的電容負(fù)載可能等于零。同樣地，當(dāng)輸入信號(hào)具有0電壓電平時(shí)， 沒有電容器被連接到Vref (因?yàn)樽哟a等于零)，因此又一次導(dǎo)致零電容負(fù)載。然而，當(dāng)輸入信號(hào)在O與Vref之間時(shí)，電容負(fù)載展示出與輸 入信號(hào)的二次方關(guān)系。
0016由于這一變化負(fù)載，提供給開關(guān)電容放大器電路的有效基準(zhǔn) 電壓在不同的變換周期(特別在保持相位)內(nèi)可以不同。這種差異的 一個(gè)問題是，產(chǎn)生的數(shù)字碼可能是非線性的(亦即，產(chǎn)生的碼與輸入 信號(hào)的電壓電平可能不成比例)。這種非線性經(jīng)常是不希望的。
0017減小這種非線性的一個(gè)己知的方法是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)緩沖器150以 提供充電電流，從而在每個(gè)保持相位中的時(shí)間點(diǎn)392出現(xiàn)前將連接到 基準(zhǔn)緩沖器的負(fù)載電容器(在這種情況下是基于編碼器輸出的電容器 330-1至330-2"中的一些)充電到期望的基準(zhǔn)電壓。
0018然而，至少對(duì)于ADC的高頻操作，通常期望保持短的保持相 位(391-392)。此外，在每個(gè)沿392前，提供給電容器的基準(zhǔn)電壓的 量值需要始終等于期望的參考值。這樣的高頻和精度可通過為電容器 330-1至330-2"提供瞬時(shí)的(或短持續(xù)時(shí)間的)充分電流量來達(dá)到。
0019在一個(gè)現(xiàn)有實(shí)施例中，通過如圖4所示連接外部電容器來支 持這種瞬時(shí)電流的需求，該外部電容器在基準(zhǔn)緩沖器的輸出具有較大 值。這里所示電路包含緩沖器410、(大)電容器430、采樣電容器 460 (在上述說明性示例中代表圖由3A的開關(guān)電容放大器所提供的電 容負(fù)載，在上文的說明例中)、電阻器470和開關(guān)481和482。每個(gè) 組件在下文被更詳盡地描述。
0020開關(guān)481和482分別在采樣相位(371-372)期間連接采樣電 容器460到輸入信號(hào)并且在保持相位(391-392)期間連接采樣電容器 460到基準(zhǔn)信號(hào)/電壓。電阻器470代表基準(zhǔn)緩沖器410的輸出阻抗。 電阻器470兩端的電壓降代表下降程度(droop)(在無負(fù)載情況和存 在負(fù)載時(shí)所提供的基準(zhǔn)電壓的差)。該下降程度(電阻器470兩端的 電壓降)隨流出緩沖器410的電流增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。
0021大電容器430被連接到基準(zhǔn)緩沖器410的輸出(在輸出阻抗 470后)。當(dāng)負(fù)載(采樣電容器460)沒有(在時(shí)間點(diǎn)371和372之間) 被連接到緩沖器時(shí)，該大電容器(如所示通過充電路徑413)被充電。 在保持相位期間，所需的瞬時(shí)電流通過大電容器(如所示通過路徑436) 被提供給采樣電容器460 (負(fù)載)。這樣，緩沖器僅僅需要提供平均充電電流并結(jié)合采樣和保持相位來支持外部電容器的充電需求。
0022關(guān)于以上方法的一個(gè)公認(rèn)的問題是外部(在不同管芯上加工
的)電容器經(jīng)常通過焊盤(連接界面)連接到開關(guān)負(fù)載，這一般產(chǎn)生 電感性阻抗。這樣在較高的轉(zhuǎn)換率下，電感性阻抗抑制來自外部基準(zhǔn) 電容的瞬時(shí)電流。因此，這種方法會(huì)不適合較高轉(zhuǎn)換率的開關(guān)電容數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換器。
0023為了克服上述方法的一些相關(guān)問題，大電容器被建立在(集 成在)基準(zhǔn)緩沖器的輸出級(jí)內(nèi)。然而，電容器的大尺寸會(huì)存在制造上 的挑戰(zhàn)?？梢酝ㄟ^認(rèn)識(shí)到產(chǎn)生N位數(shù)字碼的ADC會(huì)需要具有電容值為
(CL0AD*2n)的內(nèi)部電容器來理解這一挑戰(zhàn)，其中CLOAD代表全部 電容負(fù)載。全部電容負(fù)載也與2W成比例，因此所需電容值隨著分辨率
(增大N)要求的增大而快速增大，并且對(duì)于非常高的N值可能幾乎 難以加工。
0024因此，所需要的是在短持續(xù)時(shí)間內(nèi)為動(dòng)態(tài)變化負(fù)載提供具有期 望精確度的基準(zhǔn)電壓的方法與設(shè)備。


0025圖1是圖示說明示例性的現(xiàn)有多級(jí)ADC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。0026圖2是圖示說明現(xiàn)有ADC級(jí)的一般操作的框圖。0027圖3A是依照現(xiàn)有方法的級(jí)的DAC、剩余放大器和減法器實(shí) 現(xiàn)方式的電路圖。
0028圖3B是圖示說明一個(gè)現(xiàn)有實(shí)施例中ADC級(jí)的采樣和保持相 位的時(shí)序圖。
0029圖4是圖示說明在現(xiàn)有實(shí)施例中支持用于充電采樣/負(fù)載電容 器的瞬時(shí)(快速)電流需求的方式的電路圖。
0030圖5是圖示說明依照本發(fā)明一個(gè)方面實(shí)施的基準(zhǔn)緩沖器的細(xì) 節(jié)的框圖。
0031圖6是圖示說明在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中可以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)緩沖器 以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中提供的開關(guān)電容放大器電路的需求的方 式的流程圖。
0032圖7是圖示說明依照本發(fā)明一個(gè)方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)實(shí)施例中提供期望基準(zhǔn)電壓的方式的電路圖。
0033圖8是圖示說明依照本發(fā)明一個(gè)方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 實(shí)施例中提供期望基準(zhǔn)電壓的方式的時(shí)序圖。
0034圖9是接收器系統(tǒng)的框圖，其圖示說明可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各 個(gè)方面的示例性系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
1. 概述
0035依照本發(fā)明一個(gè)方面提供的電壓產(chǎn)生電路包含第一電路和第 二電路，二者在無重疊的持續(xù)時(shí)間內(nèi)提供期望基準(zhǔn)電壓。提供開關(guān)以 便在一路徑上連接兩個(gè)電路的輸出，在該路徑上基準(zhǔn)電壓將被提供給 外部組件。
0036在一個(gè)實(shí)施例中，外部組件對(duì)應(yīng)于一組采樣電容器(包含在 ADC級(jí)的開關(guān)電容器電路內(nèi))。在這一實(shí)施例中，第一電路包含第一 充電電容器并且第二電路包含第二充電電容器?？梢栽O(shè)計(jì)第一充電電 容器以提供高電流來將采樣電容器充電到接近期望的Vref電平，且可 以設(shè)計(jì)第二充電電容器以提供必須的剩余充電來精確地達(dá)到期望的 Vref電平。
0037為了支持這樣的充電電容，在一個(gè)實(shí)施例中，第一電路進(jìn)一 步包含充電第一電容器的粗略緩沖器，而第二電路進(jìn)一步包含具有低 輸出阻抗的精細(xì)緩沖器(充電第二電容器)(盡管在替代實(shí)施例中可 以使用單個(gè)緩沖器來充電兩個(gè)充電電容器)。由于粗略和精細(xì)緩沖器 的這種組合的使用，整體電壓產(chǎn)生電路的實(shí)施方式被簡(jiǎn)化。
0038本發(fā)明的幾個(gè)方面在下面通過參照說明性示例來描述。需要 理解的是，提出了許多具體的細(xì)節(jié)、關(guān)系和方法以提供對(duì)本發(fā)明全面的 理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)很容易認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以不需要一個(gè) 或多個(gè)具體細(xì)節(jié)，或通過其他方法等來實(shí)行。在其他情況下，為了避免 模糊本發(fā)明的特點(diǎn)，熟知的結(jié)構(gòu)或操作未被詳盡地顯示。
2. 通用基準(zhǔn)緩沖器
0039圖5是圖示說明依照本發(fā)明一個(gè)方面實(shí)現(xiàn)的基準(zhǔn)緩沖器的細(xì) 節(jié)的框圖。所示基準(zhǔn)緩沖器500包含第一電路520、第二電路540和開關(guān)581-582。每個(gè)塊在下文被更詳盡地描述。
0040第一電路520和第二電路540中的每個(gè)都接收來自例如上文 提到的帶隙基準(zhǔn)的恒定電壓源的恒定電壓(VDC)。第一電路520產(chǎn)生 具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)規(guī)格的基準(zhǔn)電壓，而第二電路540產(chǎn)生具有另一個(gè)驅(qū)動(dòng) 規(guī)格的基準(zhǔn)電壓。開關(guān)581和582分別在不同持續(xù)時(shí)間內(nèi)操作以將第 一電路520的輸出和第二電路540的輸出連接到路徑552上。
0041因此(具體環(huán)境的)規(guī)格需求可以適當(dāng)?shù)卦诘谝浑娐?20和 第二電路540之間分配，從而潛在地簡(jiǎn)化兩個(gè)電路的實(shí)現(xiàn)方式。如上 所述，圖5的實(shí)施例可適合于解決上面通過參考圖3A的開關(guān)電容放大 器電路所提到的至少一些需求。
3. 開關(guān)電容放大器電路的應(yīng)用
0042圖6是圖示說明在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中可以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)緩沖器 以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中提供的開關(guān)電容放大器電路的需求的方 式的流程圖。此流程圖通過參考用于說明的圖4來描述。此流程圖起 始于步驟601并控制進(jìn)行到步驟610。
0043在步驟610，負(fù)載電容器610 (例如，采樣電容器310A-1至 310A-2n)使用第一電路(520)來充電，該第一電路在保持相位的第 一部分提供高驅(qū)動(dòng)和低精度。在步驟630，負(fù)載電容器使用第二電路
(540)來充電，該第二電路在保持相位的第二部分提供低驅(qū)動(dòng)和高精 度。流程圖結(jié)束于步驟699。
0044由于在步驟610使用高驅(qū)動(dòng)，負(fù)載電容器會(huì)在保持相位 (391-392)期望的短持續(xù)時(shí)間的小部分內(nèi)被充電到接近Vref。在另一 方面，由于在步驟630使用高精度，負(fù)載電容器會(huì)被精確地充電到期 望的基準(zhǔn)電壓。因?yàn)榈谝浑娐凡恍枰哂懈呔榷诙娐凡恍枰?有高驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)電路都可以被簡(jiǎn)單地加工出來。與以上說明相一致的 實(shí)施例在下面參考圖7來描述。
4. 示例電路
0045圖7是圖示說明依照本發(fā)明一個(gè)方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 實(shí)施例中提供期望基準(zhǔn)電壓的方式的電路圖。所示電路圖包含粗略緩 沖器(CB) 720、精細(xì)緩沖器(FB) 730、充電電容器741和742、開 關(guān)711-714、運(yùn)算放大器750、反饋電容器770和采樣電容器760。每個(gè)組件結(jié)合參照?qǐng)D8的時(shí)序圖在下面被詳盡地說明。
0046圖8是圖示說明依照本發(fā)明一個(gè)方面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 實(shí)施例中提供期望基準(zhǔn)電壓的方式的時(shí)序圖。信號(hào)390代表保持相位
(高電平有效)，信號(hào)820代表開關(guān)711閉合的持續(xù)時(shí)間(在時(shí)間點(diǎn) 801和802之間高電平有效)，信號(hào)840代表開關(guān)712閉合的持續(xù)時(shí)間， 而信號(hào)860代表采樣電容器760的輸出處的電壓電平。
0047繼續(xù)結(jié)合參考圖7和8，在整個(gè)保持相位期間，開關(guān)713和 714會(huì)被閉合，從而連接電容器760和770分別作為ADC級(jí)的采樣電 容器和反饋電容器以實(shí)現(xiàn)所需的放大。需要認(rèn)識(shí)到的是釆樣電容器760 代表可能需要在保持相位期間被連接到基準(zhǔn)電壓的任何采樣電容。為 了簡(jiǎn)明，僅示出一個(gè)采樣電容器。
0048粗略緩沖器(CB) 720和充電電容器741共同代表第一電路 520。簡(jiǎn)要地，粗略緩沖器720 (提供高驅(qū)動(dòng)和低精度)在采樣和保持 相位均(通過平均充電電流)對(duì)充電電容器741進(jìn)行充電，而充電電 容741在保持相位的子相位801-802快速放電儲(chǔ)存的能量(當(dāng)負(fù)載被連 接到粗略緩沖器720的輸出時(shí))。
0049同樣地，精細(xì)緩沖器730和充電電容器742共同代表第二電 路540。因此，精細(xì)緩沖器730被設(shè)計(jì)來提供高精度和低驅(qū)動(dòng)。充電電 容器742在子相位803-804放電以達(dá)到具有期望精度的基準(zhǔn)電壓。在一 個(gè)實(shí)施例中，充電電容器741和742都有相等的數(shù)量級(jí)，但充分低于 單個(gè)電容器在所有持續(xù)時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)整個(gè)負(fù)載的情形。
0050由于粗略緩沖器720和精細(xì)緩沖器730的操作，采樣電容器 760的輸入處的電壓電平在兩個(gè)子相位801-802和803-804內(nèi)上升。在 子相位801-802內(nèi)，該電壓電平(相比于子相位803-804)迅速上升到 接近期望基準(zhǔn)電壓的值Vint。在子相位803-804內(nèi)，(在采樣電容器 760的輸入處)電壓電平在短持續(xù)時(shí)間內(nèi)精確地達(dá)到期望基準(zhǔn)電壓電平
(Vref)。在兩個(gè)相位之間有小的無重疊持續(xù)時(shí)間，其避免了不希望的 短路。
0051因此，基準(zhǔn)充電被分離到兩個(gè)子相位(粗略與精細(xì))內(nèi)。在 一個(gè)實(shí)施例中，在子相位1的結(jié)尾，開關(guān)電容器負(fù)載被充電到接近 VREF而具有幾mV (毫伏)的誤差。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，將負(fù)載/采樣電容器760從粗略基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到精細(xì)基準(zhǔn)。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，假設(shè)期
望Vref是2伏而Vint小于Vref 2-5毫伏，精細(xì)基準(zhǔn)提供的有效充電下 降200-500倍(VREF/幾個(gè)mV)。
0052需要認(rèn)識(shí)到在子相位801-802內(nèi)最初充電到Vint需要大充電 電流，該充電電流由粗略緩沖器720 (被設(shè)計(jì)為提供高電流)提供。在 子相位803-804內(nèi)，基準(zhǔn)電壓需要建立預(yù)期的精確電平，并且通過設(shè)計(jì) 具有較低噪聲、低輸出阻抗等的精細(xì)緩沖器730來達(dá)到這樣的精度。
0053因此精細(xì)緩沖器730的設(shè)計(jì)規(guī)格變得寬松(或變得更不苛刻)， 在這種意義上，由于輸出電流的量化總體需求的減少，輸出阻抗現(xiàn)在 可以更高。對(duì)于粗略放大器720，由于最終精確電平只需要(通過對(duì)精 細(xì)緩沖器的操作)在第二子相位內(nèi)達(dá)到，因此噪聲規(guī)格是寬松的。結(jié) 果，兩個(gè)緩沖器都可以在寬松的要求下實(shí)現(xiàn)/加工。
0054更進(jìn)一步，每個(gè)充電電容器741和742的量值也可以被減小 到CLOAD*2N/2并且(兩個(gè)電容741和742的)總電容值等于 2*CLOAD*2N/2 (CLOAD*2(N/2)+1),其中N等于位數(shù)。相比而言，圖 4的電容器430的電容值為CLOAD*2N。因此，各個(gè)電容器的加工也 被簡(jiǎn)化。
0055同樣，由于充電由兩個(gè)不同電路在兩個(gè)不同子相位內(nèi)執(zhí)行， (每個(gè)緩沖器的)驅(qū)動(dòng)規(guī)格如建立誤差需求也被減半。例如，N位的
規(guī)格，可以設(shè)計(jì)第一電路以提供N/2位的建立而設(shè)計(jì)第二電路來提供
剩余的N/2位的建立。
0056作為示例，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于具有有效負(fù)載電容CLOAD =3pF的16位建立需求，圖4的方法可能需要量值為197nF的電容器 430。但利用圖6-8的方法，在一個(gè)實(shí)施例中同樣的規(guī)格可通過量值為 1.6nF內(nèi)部電容來實(shí)現(xiàn)。
0057因此所實(shí)現(xiàn)的開關(guān)電容器電路可用于各種裝置。 一個(gè)示例性 裝置在下面被更詳盡地描述。 5.裝置
0058圖9是接收系統(tǒng)卯0的框圖，其圖示說明可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的 各個(gè)方面的示例性系統(tǒng)。為了說明，假設(shè)接收器系統(tǒng)900被實(shí)現(xiàn)于無 線接收器內(nèi)。然而，接收器系統(tǒng)900也可在其他裝置中(基于無線和有線的通訊)實(shí)現(xiàn)。
0059接收器系統(tǒng)900被顯示包含低噪聲放大器(LNA) 910、混頻 器920、濾波電路960、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 970和處理器980。每個(gè) 塊/級(jí)在下面被更詳細(xì)地描述。
0060LNA 910在路徑901上接收信號(hào)并放大該接收信號(hào)以便在路 徑912上產(chǎn)生相應(yīng)的放大信號(hào)。例如，在無線系統(tǒng)中，從衛(wèi)星等傳來 的信號(hào)可以通過天線(未圖示)接收而且接收信號(hào)被提供在路徑901 上。接收信號(hào)強(qiáng)度會(huì)很弱并因此由LNA910放大以便進(jìn)一步處理。LNA 910可以以己知方法來實(shí)現(xiàn)。
0061混頻器920可以被用于將路徑912上接收的放大信號(hào)下轉(zhuǎn)換 到具有關(guān)注頻帶的中間信號(hào)，該頻帶中心位于低于接收信號(hào)的載波頻 率的頻率。在一個(gè)實(shí)施例中，具有中心位于2.4GHZ (載波頻率)的關(guān) 注頻帶的信號(hào)被轉(zhuǎn)換為中心位于OHZ的關(guān)注頻帶的信號(hào)。
0062混頻器920可以接收路徑912上的放大信號(hào)和路徑922上的 固定頻率的信號(hào)作為輸入，并且在路徑926上提供中間信號(hào)。路徑922 上固定頻率的信號(hào)可以用己知的方法通過鎖相環(huán)(未圖示)來產(chǎn)生。
0063濾波電路960可以相當(dāng)于低通濾波器，其允許期望的低頻信 號(hào)并拒絕存在于線路926上所接收的信號(hào)中的全部其它不想要的高頻。 包含所關(guān)注頻帶的經(jīng)濾波的信號(hào)被提供在路徑967上。
0064ADC 970將路徑967上所接收的經(jīng)濾波的信號(hào)轉(zhuǎn)換(采樣) 為相應(yīng)的數(shù)字值，其代表接收信號(hào)901中的關(guān)注信號(hào)。處理器980處 理接收的數(shù)字值來提供不同的用戶應(yīng)用并且可以作為每個(gè)潛在獨(dú)立運(yùn) 行的多個(gè)處理單元來實(shí)現(xiàn)。ADC 970可以依照上述的本發(fā)明多個(gè)方面 被實(shí)現(xiàn)。
0065盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，本發(fā)明相 關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其它實(shí)施例和所述實(shí)施例的變體存在于本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種電壓產(chǎn)生電路，其向外部路徑上的外部組件提供期望基準(zhǔn)電 壓，所述電壓產(chǎn)生電路含有第一電路，其在第一路徑產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電壓； 第二電路，其在第二路徑產(chǎn)生第二基準(zhǔn)電壓；以及 第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)在第一持續(xù)時(shí)間內(nèi)連接所述第一路徑到所述外部路徑，并且所述第二開關(guān)在第二持續(xù)時(shí)間內(nèi)連接所述第二路徑到所述外部路徑，其中所述外部組件在所述外部路徑上接收基于所述第一基準(zhǔn)電壓和所述第二基準(zhǔn)電壓的所述期望基準(zhǔn)電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓產(chǎn)生電路，其中所述第一持續(xù)時(shí)間和 所述第二持續(xù)時(shí)間是不重疊的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓產(chǎn)生電路，其中所述外部組件包含多 個(gè)開關(guān)電容放大器的采樣電容器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓產(chǎn)生電路，其中所述第一電路包含第 一充電電容器，且所述第二電路包含第二充電電容器，其中所述第一電 容器在所述第一持續(xù)時(shí)間內(nèi)充電所述第一路徑，且所述第二充電電容器 在所述第二持續(xù)時(shí)間內(nèi)充電所述第二路徑，以促使所述期望基準(zhǔn)電壓被 提供到所述外部路徑上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電壓產(chǎn)生電路，其中所述開關(guān)電容放大器 包含在模數(shù)轉(zhuǎn)換器即ADC的級(jí)內(nèi)，該ADC在采樣相位采樣輸入信號(hào)并 且在保持相位產(chǎn)生放大剩余信號(hào)，所述級(jí)產(chǎn)生代表所述輸入信號(hào)的采樣 電壓電平的子碼，所述放大剩余信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述采樣的放大差異和所述 子碼的等效電壓，其中所述差異通過連接所述多個(gè)采樣電容器的子集到 所述外部路徑而獲得，所述子集包含第一采樣電容器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電壓產(chǎn)生電路，其中所述第一電路被設(shè)計(jì) 具有第一驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度和第一精度，所述第二電路被設(shè)計(jì)具有第二驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度 和第二精度，其中所述第一驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度大于所述第二驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度并且所述第 一精度小于所述第二精度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電壓產(chǎn)生電路，其中所述第一電路包含粗 略緩沖器且所述第二電路包含精細(xì)緩沖器，其中所述第一持續(xù)時(shí)間和所述第二持續(xù)時(shí)間包含在所述保持相位內(nèi)，其中所述粗略緩沖器提供比所述精細(xì)緩沖器更高的驅(qū)動(dòng)且所述精 細(xì)緩沖器提供比所述粗略緩沖器更高的精度，其中所述第一充電電容器通過所述粗略緩沖器充電并且在所述第 一持續(xù)時(shí)間內(nèi)放電到所述外部路徑，而所述第二充電電容器通過所述精 細(xì)緩沖器充電且在所述第二持續(xù)時(shí)間內(nèi)放電到所述外部路徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電壓產(chǎn)生電路，其中所述精細(xì)緩沖器與所述粗略緩沖器相比具有更低的輸出阻抗。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電壓產(chǎn)生電路，其中所述第一充電電容器 和所述第二充電電容中的每一個(gè)具有的電容值為CLOAD * 2N/2，其中 CLOAD代表由所述采樣電容的子集提供的總計(jì)負(fù)載，而N代表包含在 所述子碼內(nèi)的位數(shù)。
10. 包含權(quán)利要求l-9中任何一個(gè)所述的電壓產(chǎn)生電路的設(shè)備，進(jìn)一步包含處理器，其處理多個(gè)數(shù)字值；模數(shù)轉(zhuǎn)換器即ADC，其采樣模擬信號(hào)來產(chǎn)生所述多個(gè)數(shù)字值，所 述ADC在外部路徑上接收期望基準(zhǔn)電壓；以及電壓產(chǎn)生電路，其在所述外部路徑上提供所述期望基準(zhǔn)電壓。
11. 用于向外部路徑上的外部組件提供期望基準(zhǔn)電壓的設(shè)備，所述設(shè) 備包含用于在第一路徑產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電壓的裝置； 用于在第二路徑產(chǎn)生第二基準(zhǔn)電壓的裝置；以及 用于在第一持續(xù)時(shí)間內(nèi)連接所述第一路徑到所述外部路徑以及在第二持續(xù)時(shí)間內(nèi)連接所述第二路徑到所述外部路徑的裝置，其中所述外部組件在所述外部路徑接收基于所述第一基準(zhǔn)電壓和所述第二基準(zhǔn)電壓的所述期望基準(zhǔn)電壓。
12. —種向外部路徑上的外部組件提供期望基準(zhǔn)電壓的方法，所述方 法包含在第一路徑產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電壓； 在第二路徑產(chǎn)生第二基準(zhǔn)電壓的第二電路；以及 在第一持續(xù)時(shí)間內(nèi)連接所述第一路徑到所述外部路徑以及在第二持續(xù)時(shí)間內(nèi)連接所述第二路徑到所述外部路徑，其中所述外部組件在所述外部路徑接收基于所述第一基準(zhǔn)電壓和所述第二基準(zhǔn)電壓的所述期望基準(zhǔn)電壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述外部組件包含開關(guān)電容 放大器的多個(gè)采樣電容器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中所述第一電路包含第一 充電電容器且所述第二電路包含第二充電電容器，其中所述第一電容器 在所述第一持續(xù)時(shí)間內(nèi)充電所述第一路徑且所述第二充電電容器在所述 第二持續(xù)時(shí)間內(nèi)充電所述第二路徑，以促使所述期望基準(zhǔn)電壓被提供在 所述外部路徑上。
全文摘要
簡(jiǎn)化緩沖器放大器電路的設(shè)計(jì)來在路徑上提供期望特性的基準(zhǔn)電壓。兩個(gè)分離電路(520，540)可以被用來在不重疊的持續(xù)時(shí)間內(nèi)提供(連接到路徑的負(fù)載的)必要的充電。在負(fù)載含有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)級(jí)的采樣電容器的實(shí)施例中，兩個(gè)電路中的每個(gè)都含有相應(yīng)的充電電容器，在保持相位的無重疊持續(xù)時(shí)間內(nèi)通過充電電容器為負(fù)載充電。第一充電電容器可以使用具有高驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的粗略緩沖器來充電，而第二充電電容器可以使用具有高精度的精細(xì)緩沖器來充電。
文檔編號(hào)H03M1/12GK101313473SQ200680043162
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月20日
發(fā)明者A·庫(kù)馬, R·N·斯里尼瓦沙, V·A·彭塔科塔 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司