專利名稱：一種用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路設計領域，尤其涉及一種用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路。
背景技術：
模數轉換器是一種常見的將模擬信號轉換成數字信號的功能模塊。流水線模數轉換器是模數轉換器中一種常用的結構。其原理可以概括以流水線工作的方式分級對模擬信
號量化。流水線模數轉換器包含多個轉換級，通常每個轉換級都包括采樣電路，子模數轉換器(sub ADC)，子數模轉換器及放大器(MDAC)以及參考電路等。輸入模擬信號先經過流水線模數轉換器的第一級被初步量化，產生相應量化碼值，隨后剩余量化殘差被放大并傳遞到后級繼續(xù)處理，直至所有轉換級完成量化。量化殘差被放大并從前級轉移到后級的過程會受多種因素干擾產生誤差，如電容失配，運放有限增益，運放有限帶寬等。動態(tài)改變前級轉換級中比較器的參考電位，使之圍繞一個中心值隨機變化有利于降低這些誤差的影響，如何產生隨機化的比較器參考電壓是提高流水線模數轉換器性能關鍵之一。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路，以解決現(xiàn)有技術中由于量化殘差被放大并從前級轉移到后級的過程會受多種因素干擾產生誤差的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路，包括第一級參考電壓發(fā)生器分支，所述第一級參考電壓發(fā)生器分支包括兩個放大器、電阻串和多個由MOS管構成的電流源；其中，第一個放大器APl的負輸入端連接基準電壓源VRp，正輸入端ND連接MOS管MSr 的漏端，MOS管MPr和MSr串聯(lián)構成電流源；MOS管MPO MPk和MSO MSk均分別串聯(lián)構成電流源，MOS管MPr和MPO MPk的柵端都和第一個放大器APl的輸出端連接，MOS管MSr 的柵端連接地線VSS，M0S管MSO MSk的柵端分別連接數字控制信號DBW] DB&]，M0S
管MSO MSk的漏端都連接到節(jié)點NT，節(jié)點NT和正輸入端ND間串聯(lián)一個阻值為R的電阻 Rp ；第二個放大器ANl的負輸入端連接基準電壓源Vfo!，正輸入端NE連接MOS管MTr 的漏端，MOS管MiTr和MNr串聯(lián)構成電流源；MOS管MNO MNk和MTO MTk均分別串聯(lián)構成電流源，MOS管MNr和MNO MNk的柵端都和第二個放大器ANl的輸出端連接，MOS管MTr 的柵端連接電源VDD，MOS管MTO MTk的柵端分別連接數字控制信號D
DDO，D
D[k]分別是DB
DB[k]的反相信號，MOS管MTO MTk的漏端都連接到節(jié)點NB，節(jié)點
3NB和正輸入端NE間串聯(lián)一個阻值為R的電阻1 ；所述電阻串連接于節(jié)點NT和NB之間，由2n_l個阻值為R的電阻串聯(lián)形成，節(jié)點 NT和NB以及節(jié)點NT和NB之間所有電阻的連接點輸出參考電壓，共2n個輸出，其中η為所述流水線模數轉換器的子模數轉換器的位數。作為優(yōu)選，所述第一級參考電壓發(fā)生器分支后連接有第二級參考電壓發(fā)生器分支，所述第二級參考電壓發(fā)生器分支包括兩個放大器、電阻串和多個由MOS管構成的電流源，所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的電流源的結構與所述第一級參考電壓發(fā)生器分支的電流源的結構相同；所述第一級參考電壓發(fā)生器分支的電阻串的任意兩個電阻分別拆分成一對阻值為R/2的串聯(lián)電阻，第一對阻值為R/2的串聯(lián)電阻的中間連接抽頭Np連接所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的第一個放大器ΑΡ2的負輸入端，第二對阻值為R/2的串聯(lián)電阻的中間連接抽頭Nn連接所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的第二個放大器ΑΝ2的負輸入端； 所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的電阻串中電阻的阻值均為RI，電阻個數等于所述中間連接抽頭Np和Nn間阻值為R的電阻的個數，所述中間連接抽頭Np和Nn間阻值為R的電阻分壓輸出的參考電壓替換為所述第二級參考電壓發(fā)生器分支輸出的參考電壓。作為進一步地優(yōu)選，所述第二級參考電壓發(fā)生器分支后還連接有一個或多個參考電壓發(fā)生器分支，后級參考電壓發(fā)生器分支與前級參考電壓發(fā)生器分支的連接方式跟所述第二級參考電壓發(fā)生器分支與所述第一級參考電壓發(fā)生器分支的連接方式相同。作為進一步地優(yōu)選，所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的電阻串中電阻的阻值RI 與所述第一級參考電壓發(fā)生器分支的電阻串中電阻的阻值R相等或不等。作為進一步地優(yōu)選，所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的電流源的個數與所述第一級參考電壓發(fā)生器分支的電流源的個數相等或不等。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路能夠動態(tài)改變前級轉換級中比較器的參考電位，使之圍繞一個中心值隨機變化，從而有利于避免由于量化殘差被放大并從前級轉移到后級的過程會受多種因素干擾產生誤差的問題；當子模數轉換器所需要的參考電位較多時還可以在原有參考電路的基礎上再疊加更多分支的方式提高輸出參考電壓的驅動能力和參考電壓動態(tài)翻轉的幅度。


圖1為本發(fā)明的參考電壓發(fā)生電路的實施例一的電路原理圖。圖2為本發(fā)明的參考電壓發(fā)生電路的實施例二的電路原理圖。圖3為基于實施例二的參考電壓發(fā)生電路的模數轉換器的MDAC輸入輸出轉換波形圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。實施例一如圖1所示，實施例一提供的用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路包括第一級參考電壓發(fā)生器分支1，第一級參考電壓發(fā)生器分支1包括兩個放大器APl和ANl、電阻串和多個由MOS管構成的電流源；其中，第一個放大器APl的負輸入端連接基準電壓源VRp，正輸入端ND連接MOS管MSr 的漏端，MOS管MPr和MSr串聯(lián)構成電流源；MOS管MPO MPk和MSO MSk均分別串聯(lián)構成電流源，MOS管MPr和MPO MPk的柵端都和第一個放大器APl的輸出端連接，MOS管MSr 的柵端連接地線VSS，M0S管MSO MSk的柵端分別連接數字控制信號DBW] DB&]，M0S
管MSO MSk的漏端都連接到節(jié)點NT，節(jié)點NT和正輸入端ND間串聯(lián)一個阻值為R的電阻 Rp ；第二個放大器ANl的負輸入端連接基準電壓源Vfoi，正輸入端NE連接MOS管MTr 的漏端，MOS管MiTr和MNr串聯(lián)構成電流源；MOS管MNO MNk和MTO MTk均分別串聯(lián)構成電流源，MOS管MNr和MNO MNk的柵端都和第二個放大器ANl的輸出端連接，MOS管MTr 的柵端連接電源VDD，MOS管MTO MTk的柵端分別連接數字控制信號D
DDO，D
D[k]分別是DB
DB[k]的反相信號，MOS管MTO MTk的漏端都連接到節(jié)點NB，節(jié)點 NB和正輸入端NE間串聯(lián)一個阻值為R的電阻1 ；如果所述流水線模數轉換器的子模數轉換器的位數為n，那么總共需要2n個比較器輸入參考電位。因此，連接于節(jié)點NT和NB之間的所述電阻串由2n-l個阻值為R的電阻串聯(lián)形成，節(jié)點NT和NB以及節(jié)點NT和NB之間所有電阻的連接點輸出參考電壓，共2n個輸出，其中η為所述流水線模數轉換器的子模數轉換器的位數。由于放大器的負反饋作用，節(jié)點ND的電位VND等于VRp，節(jié)點NE的電位VNE等于Vfoi。如果MPr和MSr構成的電流源支路電流是IR，流經MSO MSk的支路電流分別為
2-IR
IPO IPk，且所有這些支路電流都等于IP，并且有TP = ^^。
k + \同樣假設MNr和Mr構成的電流源支路電流是IN，流經MTO ffll的支路電流分
2-IN
別為ITO ITk，且所有支路電流都等于IT，并且有/T1 = ^r。
k + \假設控制信號D
D[k]中一半為高一半為低，那么VNT = VRp-IR · RVNB = VRn+IR · RIR = INIT = IP
VRv - VRn此時，NT和NB間的任意阻值為R的電阻上的壓降八廠=2.識.尺=二^^。在NT和NB間的電阻串的中間位置的電壓，即VNT和VNB的中間電位將不會隨著
VRv - VRn
數字控制信號D
D[k]的值變化而變化。該電位始終位于—2 ，以該點的電位為
參考點，假設在NT和NB間的電阻串抽頭中任意選擇一個節(jié)點X，節(jié)點χ與NT間串聯(lián)的電阻 R的個數是m，那么該節(jié)點的電位Vx等于+ -l-m).(l + D.^-).R.IR， 2 2 k + \其中D取決于控制信號D
D[k]的值，如果D
從全部是低電平逐步變化到全部是高電平，那么D的數值相應得從0增加到k+1。
因此Vx點的中心電位是當
權利要求
1.一種用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于，包括第一級參考電壓發(fā)生器分支，所述第一級參考電壓發(fā)生器分支包括兩個放大器、電阻串和多個由MOS管構成的電流源；其中，第一個放大器APl的負輸入端連接基準電壓源VRp，正輸入端ND連接MOS管MSr的漏端，MOS管MPr和MSr串聯(lián)構成電流源；MOS管MPO MPk和MSO MSk均分別串聯(lián)構成電流源，MOS管MPr和MPO MPk的柵端都和第一個放大器APl的輸出端連接，MOS管MSr的柵端連接地線VSS，M0S管MSO MSk的柵端分別連接數字控制信號DB
DB&]，M0S管 MSO MSk的漏端都連接到節(jié)點NT，節(jié)點NT和正輸入端ND間串聯(lián)一個阻值為R的電阻Rp ；第二個放大器ANl的負輸入端連接基準電壓源Vfoi，正輸入端NE連接MOS管MTr的漏端，MOS管MiTr和MNr串聯(lián)構成電流源；MOS管MNO MNk和MTO MiTk均分別串聯(lián)構成電流源，MOS管MNr和MNO MNk的柵端都和第二個放大器ANl的輸出端連接，MOS管MTr的柵端連接電源VDD，MOS管MTO MTk的柵端分別連接數字控制信號D
D[k]，D
D[k]分別是DB
DB[k]的反相信號，MOS管MTO MTk的漏端都連接到節(jié)點NB，節(jié)點 NB和正輸入端NE間串聯(lián)一個阻值為R的電阻1 ；所述電阻串連接于節(jié)點NT和NB之間，由2n-l個阻值為R的電阻串聯(lián)形成，節(jié)點NT和 NB以及節(jié)點NT和NB之間所有電阻的連接點輸出參考電壓，共2n個輸出，其中η為所述流水線模數轉換器的子模數轉換器的位數。
2.根據權利要求1所述的用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于， 所述第一級參考電壓發(fā)生器分支后連接有第二級參考電壓發(fā)生器分支，所述第二級參考電壓發(fā)生器分支包括兩個放大器、電阻串和多個由MOS管構成的電流源，所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的電流源的結構與所述第一級參考電壓發(fā)生器分支的電流源的結構相同；所述第一級參考電壓發(fā)生器分支的電阻串的任意兩個電阻分別拆分成一對阻值為R/2的串聯(lián)電阻，第一對阻值為R/2的串聯(lián)電阻的中間連接抽頭Np連接所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的第一個放大器ΑΡ2的負輸入端，第二對阻值為R/2的串聯(lián)電阻的中間連接抽頭Nn連接所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的第二個放大器ΑΝ2的負輸入端；所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的電阻串中電阻的阻值均為RI，電阻個數等于所述中間連接抽頭Np和Nn間阻值為R的電阻的個數，所述中間連接抽頭Np和Nn間阻值為R的電阻分壓輸出的參考電壓替換為所述第二級參考電壓發(fā)生器分支輸出的參考電壓。
3.根據權利要求2所述的用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于， 所述第二級參考電壓發(fā)生器分支后還連接有一個或多個參考電壓發(fā)生器分支，后級參考電壓發(fā)生器分支與前級參考電壓發(fā)生器分支的連接方式跟所述第二級參考電壓發(fā)生器分支與所述第一級參考電壓發(fā)生器分支的連接方式相同。
4.根據權利要求2所述的用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于， 所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的電阻串中電阻的阻值RI與所述第一級參考電壓發(fā)生器分支的電阻串中電阻的阻值R相等或不等。
5.根據權利要求2所述的用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于， 所述第二級參考電壓發(fā)生器分支的電流源的個數與所述第一級參考電壓發(fā)生器分支的電流源的個數相等或不等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路，包括第一級參考電壓發(fā)生器分支，所述第一級參考電壓發(fā)生器分支包括兩個放大器、電阻串和多個由MOS管構成的電流源，所述電阻串連接于節(jié)點NT和NB之間，由2n-1個阻值為R的電阻串聯(lián)形成，節(jié)點NT和NB以及節(jié)點NT和NB之間所有電阻的連接點輸出參考電壓，共2n個輸出，其中n為所述流水線模數轉換器的子模數轉換器的位數。本發(fā)明提供的用于流水線模數轉換器的參考電壓發(fā)生電路能夠動態(tài)改變前級轉換級中比較器的參考電位，使之圍繞一個中心值隨機變化，從而有利于降低量化殘差傳遞過程中各誤差因素的影響。
文檔編號H03M1/12GK102426470SQ20111039724
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權日2011年12月2日
發(fā)明者吳大軍, 張亮, 趙晶文, 陳麗, 陳良生 申請人:上海貝嶺股份有限公司