[實(shí)用新型]一種流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220744177.9
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN203135852U
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉松;楊飛琴;吳柯
• 申請（專利權(quán)）人: 香港中國模擬技術(shù)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(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于集成電路（IC）設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種其主要功能模塊以環(huán)形布局的流水線型（pipelined）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC，或稱為A/D轉(zhuǎn)換器）。

背景技術(shù)

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號輸出，為數(shù)字信號處理提供信號源，因此，?ADC作為數(shù)字系統(tǒng)的不可缺少的部件之一，在數(shù)字化和集成化的電子系統(tǒng)中被廣泛使用。

ADC的重要參數(shù)之一是轉(zhuǎn)換的精度（也稱為分辨率），通常用輸出的數(shù)字信號的位數(shù)的多少表示；ADC能夠準(zhǔn)確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示ADC能夠分辨輸入信號的能力越強(qiáng)，ADC的性能也就越好，使用該數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字信號處理的結(jié)果也越準(zhǔn)確。ADC的另一個(gè)重要參數(shù)是轉(zhuǎn)換速度,?通常以每秒鐘可以對輸入模擬信號進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換的點(diǎn)數(shù)來衡量。ADC的其他重要參數(shù)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(jìn)行版圖布局并衡量其芯片面積指標(biāo)；ADC所占用的面積越小，功耗越低,?越受工業(yè)界歡迎。

目前，業(yè)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(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是，通過信號分步轉(zhuǎn)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(lǐng)域發(fā)揮了非常重要的作用。

但是，在現(xiàn)代高速/高精度ADC應(yīng)用中，由于半導(dǎo)體器件和布線的寄生參數(shù)（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(biāo)有著越來越重要的影響。傳統(tǒng)的版圖布局在現(xiàn)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(jìn)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(jìn)一步提升流水線型ADC的性能。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于，提高流水線型ADC的性能。

為實(shí)現(xiàn)以上目的或者其他目的，本實(shí)用新型提供一種流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其至少包括：

n個(gè)逐級連接的增益數(shù)模轉(zhuǎn)換器（22-1，…，22-n），

時(shí)鐘發(fā)生器（240），

基準(zhǔn)信號發(fā)生器（250），以及

數(shù)字編碼器（260）；

其中，至少n個(gè)增益數(shù)模轉(zhuǎn)換器（22-1，…，22-n）被大致環(huán)形地布局設(shè)置，以包圍形成中間區(qū)域（290）；所述時(shí)鐘發(fā)生器（240）和基準(zhǔn)信號發(fā)生器（250）被設(shè)置在所述中間區(qū)域（290），以使所述時(shí)鐘發(fā)生器（240）和基準(zhǔn)信號發(fā)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(gè)增益數(shù)模轉(zhuǎn)換器（22-1，…，22-n）提供相應(yīng)的信號輸入；

其中，n為大于或等于2的整數(shù)。

按照本實(shí)用新型一實(shí)施例的流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)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(huán)形地布局設(shè)置以將所述采樣保持器（210）和n個(gè)逐級連接的增益數(shù)模轉(zhuǎn)換器（22-1，…，22-n）包圍在其中。在該實(shí)施例中，電源總線也實(shí)現(xiàn)了以“外環(huán)”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(yīng)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(shí)施例的流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，所述電源總線（270）可以為正方形或長方形的環(huán)形布置。

按照本實(shí)用新型又一實(shí)施例的流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)模轉(zhuǎn)換器（22-1）。

按照本實(shí)用新型還一實(shí)施例的流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括：用于將增益數(shù)模轉(zhuǎn)換器（22-n）輸出的殘余電壓信號轉(zhuǎn)換為最低位的閃速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（230）；

所述閃速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（230）、采樣保持器（210）和n個(gè)逐級連接的增益數(shù)模轉(zhuǎn)換器（22-1，…，22-n）被大致環(huán)形地布局設(shè)置，以包圍形成所述中間區(qū)域（290）。

在之前所述任一實(shí)施例的流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，所述采樣保持器（210）、n個(gè)增益數(shù)模轉(zhuǎn)換器（22-1，…，22-n）和閃速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（230）按照信號流走向依次鄰接設(shè)置，并且所述采樣保持器（210）和閃速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（230）首尾鄰接構(gòu)成環(huán)形。?