[發明專利]一種流水線型模數轉換器

有效

• 申請號: 201210588436.8
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103023503A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 劉松;楊飛琴;吳柯
• 申請（專利權）人: 香港中國模擬技術有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 唐立;王忠忠

技術領域

本發明屬于集成電路（IC）設計技術領域，涉及一種其主要功能模塊以環形布局的流水線型（pipelined）模數轉換器（ADC，或稱為A/D轉換器）。

背景技術

模數轉換器（ADC）可以將連續變化的模擬信號轉變為數字信號輸出，為數字信號處理提供信號源，因此，?ADC作為數字系統的不可缺少的部件之一，在數字化和集成化的電子系統中被廣泛使用。

ADC的重要參數之一是轉換的精度（也稱為分辨率），通常用輸出的數字信號的位數的多少表示；ADC能夠準確輸出的數字信號的位數越多，表示ADC能夠分辨輸入信號的能力越強，ADC的性能也就越好，使用該數字信號進行數字信號處理的結果也越準確。ADC的另一個重要參數是轉換速度,?通常以每秒鐘可以對輸入模擬信號進行采樣和轉換的點數來衡量。?ADC的其他重要參數包括芯片面積、以及功耗等。由于ADC基本是在芯片上集成地制造形成，因此需要對其進行版圖布局并衡量其芯片面積指標；ADC所占用的面積越小，功耗越低,?越受工業界歡迎。

目前，業界追求在精度、速度、芯片面積和功耗等方面不斷努力提高ADC的性能。

其中，流水線型ADC是ADC目前普遍采用的一種結構，其主要特點是，通過信號分步轉換的方式，獲取速度、精度的提高以及芯片面積和功耗的降低；流水線型ADC在視頻處理、無線通信、儀器儀表等領域發揮了非常重要的作用。

但是，在現代高速/高精度ADC應用中，由于半導體器件和布線的寄生參數（寄生電阻/電容）越來越不容忽視，流水線型ADC的版圖布局對其性能指標有著越來越重要的影響。傳統的版圖布局在現今ADC速度和精度不斷提升的情況下已顯示其局限性，甚至在某種程度上成為制約流水線型ADC性能進一步提升的瓶頸。

針對這種情況，從流水線型ADC的版圖布局方面著手，進一步提升流水線型ADC的性能。

發明內容

本發明的目的在于，提高流水線型ADC的性能。

為實現以上目的或者其他目的，本發明提供一種流水線型模數轉換器，其至少包括：

n個逐級連接的增益數模轉換器（22-1，…，22-n），

時鐘發生器（240），

基準信號發生器（250），以及

數字編碼器（260）；

其中，至少n個增益數模轉換器（22-1，…，22-n）被大致環形地布局設置，以包圍形成中間區域（290）；所述時鐘發生器（240）和基準信號發生器（250）被設置在所述中間區域（290），以使所述時鐘發生器（240）和基準信號發生器（250）分別以星形連接方式向周圍的所述采樣保持器（210）和n個增益數模轉換器（22-1，…，22-n）提供相應的信號輸入；

其中，n為大于或等于2的整數。

按照本發明一實施例的流水線型模數轉換器，其中，所述流水線型模數轉換器還包括用于供電的電源總線（270），所述電源總線（270）被大致環形地布局設置以將所述采樣保持器（210）和n個逐級連接的增益數模轉換器（22-1，…，22-n）包圍在其中。在該實施例中，電源總線也實現了以“外環”布局方式向各級MDAC等供電，有利于縮短供電布線的總體長度，減小了寄生電阻/電容，各級MDAC所對應供電布線的長度相對更加均勻一致，有利于提升流水線型ADC的性能。

在之前所述任一實施例的流水線型模數轉換器中，所述電源總線（270）可以為正方形或長方形的環形布置。

按照本發明又一實施例的流水線型模數轉換器，其中，所述流水線型模數轉換器還包括采樣保持器（210），外部的模擬信號從所述采樣保持器（210）輸入，所述采樣保持器（210）輸出信號至第一級的增益數模轉換器（22-1）。

按照本發明還一實施例的流水線型模數轉換器，其中，所述流水線型模數轉換器還包括：用于將增益數模轉換器（22-n）輸出的殘余電壓信號轉換為最低位的閃速模數轉換器（230）；

所述閃速模數轉換器（230）、采樣保持器（210）和n個逐級連接的增益數模轉換器（22-1，…，22-n）被大致環形地布局設置，以包圍形成所述中間區域（290）。

在之前所述任一實施例的流水線型模數轉換器中，所述采樣保持器（210）、n個增益數模轉換器（22-1，…，22-n）和閃速模數轉換器（230）按照信號流走向依次鄰接設置，并且所述采樣保持器（210）和閃速模數轉換器（230）首尾鄰接構成環形。?