本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種用于流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)電路及流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC，Analog-to-Digital Converter)由若干級(jí)功能類(lèi)似的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元組成，每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元包括數(shù)模轉(zhuǎn)換及放大(MDAC)單元。

流水線(xiàn)ADC的精度與MDAC單元的信號(hào)處理精度密切相關(guān)，而MDAC單元的工作參數(shù)會(huì)影響MDAC單元的信號(hào)處理精度。舉例來(lái)說(shuō)，MDAC單元中包括運(yùn)算放大器(OPA)，OPA的非理想性對(duì)MDAC單元的精度影響較大，例如OPA的帶寬、壓擺率、非主極點(diǎn)這幾項(xiàng)指標(biāo)均會(huì)對(duì)MDAC單元的動(dòng)態(tài)誤差產(chǎn)生影響，并且MDAC單元的動(dòng)態(tài)誤差會(huì)隨著ADC的采樣率升高而惡化。其中，對(duì)于OPA的非主極點(diǎn)對(duì)MDAC建立精度的影響，一般用開(kāi)環(huán)相位裕度這個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。相位裕度是保證MDAC建立精度的必要條件，相位裕度為70度通常是合適的值。相位裕度過(guò)低時(shí)(例如低于60度)，建立過(guò)程會(huì)存在明顯震蕩的情況，后級(jí)采樣時(shí)鐘如果存在少許偏差，就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)精度的劇烈惡化；而相位裕度過(guò)大時(shí)(例如高于80度)，建立變慢，犧牲了建立時(shí)間，相當(dāng)于采樣頻率下降。

在相關(guān)技術(shù)中，通常留有大量設(shè)計(jì)余量，例如通過(guò)提高芯片正常工作的相位裕度(例如高于80度)，以保證極端條件下相位裕度滿(mǎn)足不震蕩的要求。這樣雖然保證了性能穩(wěn)定，但導(dǎo)致采樣頻率下降，功耗增大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

有鑒于此，本發(fā)明提出一種用于流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)電路，對(duì)流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行調(diào)節(jié)，穩(wěn)定MDAC單元的工作狀態(tài)，壓縮設(shè)計(jì)余量，保證流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度，同時(shí)提高采樣頻率并降低功耗。

解決方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)電路，所述調(diào)節(jié)電路與流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一級(jí)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換及放大MDAC單元相連。其中，所述調(diào)節(jié)電路包括：

MDAC對(duì)照單元，所述MDAC對(duì)照單元的第一輸入端輸入第一模擬信號(hào)，第二輸入端輸入第一數(shù)字信號(hào)，輸出端輸出第二模擬信號(hào)；

轉(zhuǎn)換單元，所述轉(zhuǎn)換單元的輸入端輸入所述第二模擬信號(hào)，輸出端輸出轉(zhuǎn)換信號(hào)；

控制單元，所述控制單元的輸入端輸入所述轉(zhuǎn)換信號(hào)，輸出端輸出調(diào)節(jié)信號(hào)，所述調(diào)節(jié)信號(hào)輸出給所述MDAC單元和所述MDAC對(duì)照單元。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二模擬信號(hào)表示所述MDAC對(duì)照單元中的第一運(yùn)算放大器的輸出在周期內(nèi)的建立過(guò)程。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)所述MDAC單元的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述工作參數(shù)與所述第一運(yùn)算放大器的輸出的所述建立過(guò)程相關(guān)聯(lián)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述工作參數(shù)包括所述MDAC單元中的運(yùn)算放大器的相位裕度、壓擺率、帶寬中的一個(gè)或多個(gè)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二模擬信號(hào)是在多個(gè)周期中，在所述第一運(yùn)算放大器的輸出的建立過(guò)程中的不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行采樣得到的。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述控制單元將所述轉(zhuǎn)換信號(hào)與參考值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果生成所述調(diào)節(jié)信號(hào)，其中所述參考值表示理想情況下第一運(yùn)算放大器的輸出在周期內(nèi)的建立過(guò)程。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述調(diào)節(jié)電路還包括：

信號(hào)產(chǎn)生單元，所述信號(hào)產(chǎn)生單元的第一輸出端輸出所述第一模擬信號(hào)，第二輸出端輸出所述第一數(shù)字信號(hào)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述MDAC對(duì)照單元包括：第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一加法器、第一運(yùn)算放大器以及第一時(shí)鐘發(fā)生器，

所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端輸入所述第一數(shù)字信號(hào)，輸出端連接所述第一加法器的一輸入端；

所述第一加法器的另一輸入端輸入所述第一模擬信號(hào)，輸出端連接所述第一運(yùn)算放大器的輸入端；

所述第一時(shí)鐘發(fā)生器輸出第一時(shí)鐘信號(hào)到所述第一運(yùn)算放大器，以對(duì)所述第一運(yùn)算放大器的輸出在周期內(nèi)的建立過(guò)程進(jìn)行采樣，

其中，所述控制單元根據(jù)采樣結(jié)果生成所述調(diào)節(jié)信號(hào)，所述調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)所述第一運(yùn)算放大器的工作參數(shù)以及所述MDAC單元中的運(yùn)算放大器的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)所述第一運(yùn)算放大器的輸出在周期內(nèi)的建立過(guò)程進(jìn)行采樣包括：

在所述第一時(shí)鐘信號(hào)的多個(gè)周期中完成對(duì)所述第一運(yùn)算放大器的輸出在周期內(nèi)的建立過(guò)程的采樣，其中，在所述多個(gè)周期中的各個(gè)周期中，所述第一時(shí)鐘信號(hào)的采樣邊沿的位置不同，以對(duì)所述第一運(yùn)算放大器的輸出的所述建立過(guò)程的不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行采樣，所述多個(gè)周期的采樣結(jié)果構(gòu)成對(duì)所述建立過(guò)程的采樣結(jié)果。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述轉(zhuǎn)換單元包括：

第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，所述第一ADC的輸入端輸入所述第二模擬信號(hào)，輸出端輸出轉(zhuǎn)換信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的各級(jí)分別包括MDAC單元，所述MDAC單元中的一個(gè)或多個(gè)分別連接如上所述的調(diào)節(jié)電路，接收所述調(diào)節(jié)電路輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述調(diào)節(jié)信號(hào)用于對(duì)所述MDAC單元中的運(yùn)算放大器的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，采用調(diào)節(jié)電路與流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一級(jí)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換及放大MDAC單元相連，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)所述MDAC單元的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，穩(wěn)定MDAC單元的工作狀態(tài)，保證流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度，同時(shí)提高采樣頻率并降低功耗。

根據(jù)下面參考附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征及方面將變得清楚。

附圖說(shuō)明

包含在說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖與說(shuō)明書(shū)一起示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和方面，并且用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例示出的用于流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)電路的示意圖。

圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的示意圖。

圖3a和圖3b分別是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的MDAC單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖及其電路時(shí)序的示意圖。

圖4示出了OPA的相位裕度對(duì)MDAC建立精度的影響的示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例示出的流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的示意圖。

圖6a是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例示出的調(diào)節(jié)電路的MDAC對(duì)照單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6b是根據(jù)圖6a的電路時(shí)序示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例示出的OPA調(diào)整的示意圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例示出的不同相位裕度下的建立精度的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

在這里專(zhuān)用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說(shuō)明性”。這里作為“示例性”所說(shuō)明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。

另外，為了更好的說(shuō)明本發(fā)明，在下文的具體實(shí)施方式中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒(méi)有某些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在一些實(shí)例中，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。

實(shí)施例1

圖1是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例示出的用于流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)電路的示意圖。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的調(diào)節(jié)電路可以與流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一級(jí)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換及放大MDAC單元相連。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于此，可以將本發(fā)明的示例性實(shí)施例的調(diào)節(jié)電路用于本領(lǐng)域公知的各種模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的具體結(jié)構(gòu)也不限于圖2、圖3a和圖3b所示。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖1所示，所述調(diào)節(jié)電路11包括：

MDAC對(duì)照單元111，所述MDAC對(duì)照單元111的第一輸入端輸入第一模擬信號(hào)V_ref′，第二輸入端輸入第一數(shù)字信號(hào)Code(0)，輸出端輸出第二模擬信號(hào)V_ADC；

轉(zhuǎn)換單元112，轉(zhuǎn)換單元112的輸入端輸入所述第二模擬信號(hào)V_ADC，輸出端輸出轉(zhuǎn)換信號(hào)V_D；

控制單元113，所述控制單元113的輸入端輸入所述轉(zhuǎn)換信號(hào)V_D，輸出端輸出調(diào)節(jié)信號(hào)V_C，所述調(diào)節(jié)信號(hào)V_C輸出給MDAC單元和MDAC對(duì)照單元111。

本實(shí)施例的調(diào)節(jié)電路能夠與流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一級(jí)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換及放大MDAC單元相連，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)以對(duì)MDAC單元的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，穩(wěn)定MDAC單元的工作狀態(tài)，壓縮設(shè)計(jì)余量，保證流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度，同時(shí)提高采樣頻率并降低功耗。

圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的示意圖。圖3a和圖3b分別是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的MDAC單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖及其電路時(shí)序的示意圖。

舉例來(lái)說(shuō)，流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC可以包括若干級(jí)功能類(lèi)似的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，如圖2所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊12可以包括：

子模數(shù)轉(zhuǎn)換(SADC)單元121，SADC單元121的輸入端輸入初始信號(hào)V_in，輸出端輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)Dout；其中，如果不是第一級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，則V_in是前一級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊提供的模擬信號(hào)；

數(shù)模轉(zhuǎn)換及放大(MDAC)單元122，MDAC單元122連接到SADC單元121，第一輸入端輸入初始信號(hào)V_in，第二輸入端輸入數(shù)字信號(hào)Dout，輸出端輸出余差信號(hào)V_res。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖2所示，MDAC單元122可以包括：第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)1221、第二加法器1222、第二運(yùn)算放大器(OPA)1223以及第二時(shí)鐘發(fā)生器1224，

第二DAC1221的輸入端輸入數(shù)字信號(hào)Dout，輸出端連接第二加法器1222的一輸入端；

第二加法器1222的另一輸入端輸入初始信號(hào)V_in，輸出端連接第二運(yùn)算放大器1223的輸入端；

第二OPA 1223的輸出端輸出余差信號(hào)V_res，

第二時(shí)鐘發(fā)生器1224分別輸出第二時(shí)鐘信號(hào)到第二DAC1221、第二加法器1222以及第二OPA1223。

舉例來(lái)說(shuō)，初始信號(hào)V_in同時(shí)進(jìn)入SADC單元121和MDAC單元122，在SADC單元121進(jìn)行粗量化(也即，初步的模數(shù)轉(zhuǎn)換)，例如量化1～4bit，量化結(jié)果(數(shù)字信號(hào)Dout)送入MDAC單元122。MDAC單元122根據(jù)SADC單元121的輸出，轉(zhuǎn)換成不同的參考電壓，初始信號(hào)V_in與之相減后，由第二OPA放大若干倍，得到余差信號(hào)V_res，送入下一級(jí)處理。

圖3a示出了MDAC單元122的一種示例性的具體電路結(jié)構(gòu)，圖3b示出了圖3a所示的MDAC單元122的第二時(shí)鐘信號(hào)，該第二時(shí)鐘信號(hào)可以包括兩個(gè)反向的時(shí)鐘Φ₁和Φ₂，其中T_clk表示系統(tǒng)時(shí)鐘的周期，C_S,1-C_S,n表示采樣電容，n表示采樣電容的數(shù)量(例如采樣電容的數(shù)量n與數(shù)字信號(hào)Dout的位數(shù)相同)，C_stg2表示第二級(jí)的采樣電容，C_F表示反饋電容，V_rp和V_rn分別表示正參考電壓和負(fù)參考電壓。在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖3a所示，在Φ₁相(例如Φ₁為高的1/2時(shí)鐘周期T_clk)，V_in被采樣進(jìn)各個(gè)采樣電容C_S,1-C_S,n中。采樣結(jié)束(例如Φ₁為低)后，Φ₁相各個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。Φ₂相(例如Φ₂為高的1/2時(shí)鐘周期T_clk)開(kāi)關(guān)閉合，此時(shí)各個(gè)電容C_S,1-C_S,n下級(jí)板的電壓由SADC單元121的輸出信號(hào)控制，根據(jù)SADC單元121的輸出信號(hào)(量化結(jié)果)來(lái)選擇接V_rp還是V_rn，以此實(shí)現(xiàn)MDAC中數(shù)字-模擬的轉(zhuǎn)換。第二OPA工作在閉環(huán)負(fù)反饋狀態(tài)，根據(jù)電荷守恒和理想OPA的工作原理，可以得到：

公式(1)中，V_res表示MDAC單元122輸出的余差信號(hào)，V_in表示輸入的初始信號(hào)，d_i表示SADC單元121的數(shù)字信號(hào)Dout的第i位，C_S,i表示第i個(gè)采樣電容的電容值，i為1-n之間的整數(shù)，C_F表示反饋電容的電容值。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例示出的流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的示意圖。在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的調(diào)節(jié)電路11可以連接到流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊12中的MDAC單元122，調(diào)節(jié)電路11包括MDAC對(duì)照單元111、轉(zhuǎn)換單元112以及控制單元113；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊12包括SADC單元121和MDAC單元122?？刂茊卧妮敵龆溯敵稣{(diào)節(jié)信號(hào)V_C，調(diào)節(jié)信號(hào)V_C分別輸出到MDAC單元122和MDAC對(duì)照單元111。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的各級(jí)分別包括MDAC單元122，MDAC單元122中的一個(gè)或多個(gè)分別連接調(diào)節(jié)電路11，接收所述調(diào)節(jié)電路11輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)V_C。

在一種可能的實(shí)施方式中，MDAC對(duì)照單元111的結(jié)構(gòu)可以與MDAC單元122的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，MDAC對(duì)照單元111的作用主要是模仿，或者說(shuō)“復(fù)制”MDAC單元122的工作情況，以生成適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)信號(hào)。MDAC對(duì)照單元111可以設(shè)置為與MDAC單元122在芯片中位置靠近，工藝偏差可以忽略，可以認(rèn)為MDAC對(duì)照單元111中的各部件(例如第一OPA 1113)的工作環(huán)境和性能與MDAC單元122中的對(duì)應(yīng)部件(例如第二OPA 1223)的工作環(huán)境和性能很接近。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，MDAC對(duì)照單元111輸出的第二模擬信號(hào)V_ADC可表示所述MDAC對(duì)照單元111中的第一OPA1113的輸出在周期內(nèi)的建立過(guò)程。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，調(diào)節(jié)信號(hào)V_C對(duì)MDAC單元122的工作參數(shù)(例如MDAC單元122中的運(yùn)算放大器OPA的工作參數(shù))進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述工作參數(shù)與第一OPA1113的輸出的所述建立過(guò)程相關(guān)聯(lián)。

在一種可能的實(shí)施方式中，所述工作參數(shù)可包括但不限于所述MDAC單元中的運(yùn)算放大器(例如第二運(yùn)算放大器1223)的相位裕度、壓擺率、帶寬中的一個(gè)或多個(gè)。

MDAC單元/MDAC對(duì)照單元的工作參數(shù)對(duì)MDAC單元/MDAC對(duì)照單元中運(yùn)算放大器的建立過(guò)程會(huì)產(chǎn)生影響。下面以運(yùn)算放大器的相位裕度作為工作參數(shù)的一個(gè)例子。圖4示出了OPA的相位裕度對(duì)MDAC建立精度的影響的示意圖，其中橫軸表示時(shí)間(s)，縱軸表示建立精度。在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖4所示，第二OPA 1223的不同的相位裕度PM(例如PM分別等于69，74，71，82，77)對(duì)MDAC單元122的建立精度的影響，從時(shí)域可以看出，相位裕度越大，系統(tǒng)越接近單極點(diǎn)(一階RC)系統(tǒng)，波形無(wú)過(guò)沖，但建立到相同精度需要的時(shí)間比較多。當(dāng)相位裕度減小后，存在一定的過(guò)沖，有助于加快建立。但當(dāng)相位裕度繼續(xù)減小時(shí)，過(guò)沖會(huì)超過(guò)目標(biāo)值，后面會(huì)圍繞目標(biāo)值持續(xù)震蕩，建立精度會(huì)迅速惡化。因此，較好的設(shè)計(jì)需要把相位裕度控制在一定范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)速度和可靠性的折中。

如上文所述，以O(shè)PA的相位裕度為例的工作參數(shù)會(huì)對(duì)MDAC單元的建立過(guò)程產(chǎn)生影響。由于MDAC對(duì)照單元111復(fù)制了MDAC單元122的結(jié)構(gòu)，那么MDAC對(duì)照單元111的工作參數(shù)應(yīng)與MDAC單元122的工作參數(shù)近似，MDAC對(duì)照單元111的工作參數(shù)對(duì)MDAC對(duì)照單元111中的第一OPA的輸出的建立過(guò)程的影響也與MDAC單元122的工作參數(shù)對(duì)MDAC單元122中的運(yùn)算放大器(例如第二運(yùn)算放大器1223)的建立過(guò)程的影響類(lèi)似，因此可以認(rèn)為MDAC對(duì)照單元111中的第一OPA的輸出的建立過(guò)程與MDAC單元122的工作參數(shù)是相關(guān)聯(lián)的，根據(jù)MDAC對(duì)照單元111中的第一OPA的輸出的建立過(guò)程及可反映MDAC單元122的工作參數(shù)的情況，并可調(diào)節(jié)MDAC單元122的工作參數(shù)。例如，控制單元113可根據(jù)上述建立過(guò)程估算工作參數(shù)，并根據(jù)估算的工作參數(shù)對(duì)MDAC單元122和MDAC對(duì)照單元111進(jìn)行調(diào)整，使得其工作參數(shù)趨近于最優(yōu)值。通過(guò)多個(gè)循環(huán)的反饋調(diào)整，即可使工作參數(shù)保持在最優(yōu)值附近，從而穩(wěn)定MDAC單元122的工作狀態(tài)。

在一種可能的實(shí)施方式中，所述第二模擬信號(hào)是在多個(gè)周期中，在所述第一運(yùn)算放大器的輸出的建立過(guò)程中的不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行采樣得到的。在每個(gè)時(shí)鐘周期中，第一運(yùn)算放大器的輸出會(huì)有一個(gè)從初始值到穩(wěn)定值的建立過(guò)程，如上文所述，這個(gè)建立過(guò)程可以反映MDAC單元以及MDAC對(duì)照單元的工作參數(shù)情況，因此，可以對(duì)這個(gè)建立過(guò)程進(jìn)行采樣以獲得該建立過(guò)程的特性。本公開(kāi)始實(shí)施例采用了這種在多個(gè)周期中以不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)建立過(guò)程進(jìn)行采樣的方式，在不改變時(shí)鐘周期的情況下，以慢周期實(shí)現(xiàn)了快采樣，降低了電路實(shí)現(xiàn)難度。

如圖5所示，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，調(diào)節(jié)電路11還可包括：信號(hào)產(chǎn)生單元114，所述信號(hào)產(chǎn)生單元114的第一輸出端輸出所述第一模擬信號(hào)V_ref′，第二輸出端輸出所述第一數(shù)字信號(hào)Code(0)。信號(hào)產(chǎn)生單元的設(shè)置主要為了給MDAC對(duì)照單元提供穩(wěn)定的輸入，使得控制單元113輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)V_C更加精確。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，信號(hào)產(chǎn)生單元不是必須的，也可以從流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器本身的電路節(jié)點(diǎn)或通過(guò)其他適當(dāng)方式獲取第一模擬信號(hào)和第一數(shù)字信號(hào)，只要其能夠使得MDAC對(duì)照單元111的輸出與其所連接的MDAC單元的輸出范圍的典型值一致即可。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述轉(zhuǎn)換單元112可包括第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，所述第一ADC的輸入端輸入所述第二模擬信號(hào)V_ADC，輸出端輸出轉(zhuǎn)換信號(hào)V_D，即轉(zhuǎn)換信號(hào)V_D可以是第二模擬信號(hào)V_ADC對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，該轉(zhuǎn)換信號(hào)反映了第二模擬信號(hào)的特性(例如建立過(guò)程)，并可供控制單元進(jìn)行處理。在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，轉(zhuǎn)換單元112可以采用慢速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，轉(zhuǎn)換單元112不限于通過(guò)ADC實(shí)現(xiàn)，其可以是任何能將第二模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠反映第二模擬信號(hào)特性的、適于控制單元處理的轉(zhuǎn)換信號(hào)的轉(zhuǎn)換單元。例如，轉(zhuǎn)換單元可以是由一組比較器構(gòu)成，比較器可對(duì)每個(gè)接收到的第二模擬信號(hào)的采樣結(jié)果進(jìn)行比較排序，得到比較結(jié)果作為轉(zhuǎn)換信號(hào)，該轉(zhuǎn)換信號(hào)同樣可以反映第二模擬信號(hào)的建立過(guò)程。舉例來(lái)說(shuō)，如果比較結(jié)果表明建立過(guò)程的電壓最高點(diǎn)不是時(shí)間最靠后的點(diǎn)，說(shuō)明存在過(guò)沖情況，由此可獲得MDAC的建立情況。

圖6a是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例示出的MDAC對(duì)照單元111的電路示意圖，圖6b是根據(jù)圖6a的電路的時(shí)序示意圖，其中，T_clk表示系統(tǒng)時(shí)鐘的周期，C_S,1′-C_S,n′表示采樣電容，n表示采樣電容的數(shù)量(例如采樣電容的數(shù)量n與數(shù)字信號(hào)Dout的位數(shù)相同)，C_F表示反饋電容，V_rp′和V_rn′分別表示正參考電壓和負(fù)參考電壓。

下面以調(diào)節(jié)電路11連接到流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊12為例，結(jié)合圖5、圖6a和圖6b給出MDAC對(duì)照單元111的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式以及工作方式。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限制于此，調(diào)節(jié)電路11可以連接到流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器任意一級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，也可以采用多個(gè)調(diào)節(jié)電路11分別連接到流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器多級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，以便對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中的MDAC單元122進(jìn)行調(diào)節(jié)，穩(wěn)定其工作參數(shù)(例如運(yùn)算放大器的相位裕度等工作參數(shù))。

圖5、圖6a所示的MDAC對(duì)照單元111分別與圖2、圖3a所示的MDAC單元122的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，MDAC對(duì)照單元111和MDAC單元122的結(jié)構(gòu)不限于圖5、圖6a和圖2、圖3a所示，只要MDAC對(duì)照單元111能夠模仿或復(fù)制MDAC單元122的結(jié)構(gòu)，反映MDAC單元122的工作狀態(tài)即可。

如圖5所示，所述MDAC對(duì)照單元111可包括：第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器1111、第一加法器1112、第一運(yùn)算放大器(OPA)1113以及第一時(shí)鐘發(fā)生器1114，所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器1111的輸入端輸入所述第一數(shù)字信號(hào)Code(0)，輸出端連接所述第一加法器1112的一輸入端；所述第一加法器1112的另一輸入端輸入所述第一模擬信號(hào)V_ref′，輸出端連接所述第一OPA1113的輸入端；所述第一OPA 1113的輸出端輸出所述第二模擬信號(hào)V_ADC；所述第一時(shí)鐘發(fā)生器1114輸出第一時(shí)鐘信號(hào)到所述第一運(yùn)算放大器1113，以對(duì)所述第二模擬信號(hào)V_ADC在周期內(nèi)的建立過(guò)程進(jìn)行采樣。其中，所述控制單元113根據(jù)采樣結(jié)果生成所述調(diào)節(jié)信號(hào)，所述調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)所述第一運(yùn)算放大器1113的工作參數(shù)以及所述MDAC單元中的運(yùn)算放大器的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在一種可能的實(shí)施方式中，可在所述第一時(shí)鐘信號(hào)的多個(gè)周期中完成對(duì)所述第一運(yùn)算放大器的輸出在周期內(nèi)的建立過(guò)程的采樣，其中，在所述多個(gè)周期中的各個(gè)周期中，所述第一時(shí)鐘信號(hào)的采樣邊沿的位置不同，以對(duì)所述第一運(yùn)算放大器的輸出的所述建立過(guò)程的不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行采樣，所述多個(gè)周期的采樣結(jié)果構(gòu)成對(duì)所述建立過(guò)程的采樣結(jié)果。

舉例來(lái)說(shuō)，圖5中的信號(hào)產(chǎn)生單元114可產(chǎn)生輸入到MDAC對(duì)照單元111的第一模擬信號(hào)V_ref′(例如大小為1/8V_ref)和第一數(shù)字信號(hào)Code(0)(例如為0)。第一數(shù)字信號(hào)Code(0)輸入到第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器1111，使得第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器1111輸出0，與第一模擬信號(hào)V_ref′在第一加法器1112相加后，經(jīng)過(guò)第一OPA 1113放大，輸出第二模擬信號(hào)V_ADC(大約為1/2V_ref)，第二模擬信號(hào)V_ADC為第一級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊12的MDAC單元122輸出范圍的典型值。測(cè)量這個(gè)輸出幅度的建立過(guò)程，可以代表整個(gè)MDAC單元122在各種信號(hào)條件下的建立性能。在調(diào)節(jié)電路11連接到不同的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊12時(shí)，信號(hào)產(chǎn)生單元114可以生成不同的第一模擬信號(hào)和第一數(shù)字信號(hào)，以便與相對(duì)應(yīng)的MDAC單元122的信號(hào)匹配。

如圖6a所示，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，第一OPA 1113可以與開(kāi)關(guān)和電容器共同構(gòu)成MDAC對(duì)照單元111，其可以與圖3a的MDAC單元的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，所不同的僅在于，圖6a中控制開(kāi)關(guān)K₃的打開(kāi)和閉合第一時(shí)鐘信號(hào)Φ₃與圖3a中的時(shí)鐘信號(hào)Φ₂控制時(shí)序不同。

舉例來(lái)說(shuō)，如圖6a和圖6b所示，MDAC對(duì)照單元111的Φ₁′、Φ₂′可以與MDAC單元122的Φ₁、Φ₂脈沖寬度以及相位關(guān)系相同，Φ₃的上升沿與Φ₂′對(duì)齊，但下降沿(采樣邊沿)受控制單元113控制，第一次Φ₃的脈寬為1/8T_clk。一組脈沖結(jié)束后，MDAC對(duì)照單元111完成一次采樣放大過(guò)程，放大結(jié)果在Φ₃的下降沿存入第一電容C_stg2′中。完成放大和采樣后，Φ₁′、Φ₂′、Φ₃不再翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換單元112將存在第一電容C_stg2′的電壓(V_ADC)進(jìn)行量化(例如模數(shù)轉(zhuǎn)換)，量化完成后，得到MDAC對(duì)照單元111在1/8T_clk時(shí)刻的建立電壓。在完成1/8T_clk測(cè)量后，啟動(dòng)第二次測(cè)量，其他時(shí)鐘信號(hào)不變，但Φ₃的脈寬調(diào)整為2/8T_clk，得到MDAC對(duì)照單元111在2/8T_clk時(shí)刻的建立電壓。循環(huán)4次后，可以得到4個(gè)采樣點(diǎn)，這4個(gè)采樣點(diǎn)就可以描繪出MDAC對(duì)照單元111在Φ₂′相建立時(shí)的完整波形。

采用這種方式，可以將OPA一次很高速的建立過(guò)程通過(guò)時(shí)分復(fù)用分成多個(gè)周期中的多次低速的采樣，可以在第一時(shí)鐘信號(hào)的多個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)對(duì)所述第二模擬信號(hào)在周期內(nèi)的建立過(guò)程進(jìn)行采樣，從而解決了高速建立過(guò)程的測(cè)量和監(jiān)控的問(wèn)題。

本發(fā)明并不限制MDAC對(duì)照單元111在各周期中的采樣方式，MDAC對(duì)照單元111的采樣可以采用其他方式，可以與系統(tǒng)時(shí)鐘的周期相關(guān)或不相關(guān)，采樣時(shí)間間隔可以均勻或不均勻，采樣邊沿可以是上升沿或下降沿，針對(duì)建立過(guò)程的采樣點(diǎn)的數(shù)量也不限于4個(gè)，可以是適當(dāng)?shù)娜我舛鄠€(gè)。

在一種可能的實(shí)施方式中，所述控制單元將所述轉(zhuǎn)換信號(hào)與參考值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果生成所述調(diào)節(jié)信號(hào)，其中所述參考值表示理想情況下第一運(yùn)算放大器的輸出在周期內(nèi)的建立過(guò)程。

仍以圖6b為例，控制單元113中可預(yù)先存儲(chǔ)理想相位裕度情況下，第二模擬信號(hào)V_ADC的建立過(guò)程中相應(yīng)的四個(gè)采樣點(diǎn)的理想采樣值(參考值)?？蓪⒌谝籓PA 1113采集到的四個(gè)采樣點(diǎn)的采樣值與理想采樣值進(jìn)行比較，如果比較的結(jié)果表明第二模擬信號(hào)V_ADC的建立過(guò)程出現(xiàn)振蕩，則可生成相應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)以提高相位裕度；如果比較的結(jié)果表明第二模擬信號(hào)V_ADC的建立過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，則可生成相應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)以降低相位裕度；如果若比較的結(jié)果表明第二模擬信號(hào)V_ADC的建立過(guò)程已接近于理想狀態(tài)，則可生成相應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)以保持當(dāng)前的相位裕度。調(diào)節(jié)信號(hào)的具體生成方式可根據(jù)相位裕度的調(diào)節(jié)方式和采樣方式等等因素進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置，本發(fā)明對(duì)此不作限制。

本發(fā)明并不限制控制單元113對(duì)MDAC單元和MDAC對(duì)照單元的工作參數(shù)的調(diào)整方式，例如，控制單元113可以采用本領(lǐng)域常用的各種調(diào)整方式對(duì)第一OPA 1113和第二OPA 1223進(jìn)行調(diào)整，例如調(diào)整偏置電流、負(fù)載電容或者補(bǔ)償電容，或?qū)⒁徊糠志w管關(guān)斷或加入電路等，以下以相位裕度作為工作參數(shù)為例，給出了一種可能的調(diào)整方式作為示例。

圖7是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例示出的OPA調(diào)整的示意圖。如圖7所示，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，OPA可以為兩級(jí)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)是跨導(dǎo)單元，其跨導(dǎo)gm1和補(bǔ)償電容Cm決定OPA的主極點(diǎn)為p1＝gm1/Cm，第二級(jí)的跨導(dǎo)gm2和負(fù)載電容Cl決定OPA的次主極點(diǎn)p2＝gm2/Cl。兩個(gè)極點(diǎn)頻率距離越近，相位裕度越差，反之則相位裕度改善?？刂茊卧?13可以通過(guò)調(diào)節(jié)第一級(jí)的電流(例如，通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)V_C調(diào)節(jié)圖7中所示的電流I1)來(lái)調(diào)整跨導(dǎo)gm1，或者調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容Cm的大小，都可以調(diào)整主極點(diǎn)p1的位置；也可以通過(guò)調(diào)節(jié)第二級(jí)的電流來(lái)調(diào)整跨導(dǎo)gm2，來(lái)調(diào)整次極點(diǎn)p2的位置。調(diào)整p1和p2的位置，可以將OPA的相位裕度控制在合適的范圍內(nèi)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，調(diào)節(jié)電路11的控制單元113以一定的時(shí)間間隔啟動(dòng)對(duì)工作參數(shù)的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完畢后關(guān)斷。通過(guò)這種方式，可以進(jìn)一步降低功耗。

圖8是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例示出的不同相位裕度下的建立精度的示意圖。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠壓縮設(shè)計(jì)余量，可以獲得更高的采樣率性能或者更低的功耗。例如圖8所示，同樣達(dá)到80dB的建立精度，通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施，將相位裕度在不同環(huán)境下的變化范圍從13度(69～82)范圍縮小到6度(71～77)，采樣時(shí)間可以縮小20％，相應(yīng)采樣率可以提高20％。

基于同樣的原理，可針對(duì)其他工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，獲得類(lèi)似的有益效果。

由此可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例采用調(diào)節(jié)電路與流水線(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一級(jí)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換及放大MDAC單元相連，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)所述MDAC單元的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)測(cè)量-估算-調(diào)整，形成反饋環(huán)路，比現(xiàn)有設(shè)計(jì)的開(kāi)環(huán)控制精度更高，可以將電路性能調(diào)整到一個(gè)較小的范圍，提高最壞情況下的性能并降低功耗。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。