[實(shí)用新型]基于流水線ADC的低功耗基準(zhǔn)電壓緩沖器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320200049.2
• 申請(qǐng)日: 2013-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN203232348U
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳建輝;徐川;胡建飛;李紅;田茜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G05F1/56
• 分類號(hào): G05F1/56
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及基準(zhǔn)電壓緩沖器，尤其是基于流水線ADC的低功耗基準(zhǔn)電壓緩沖器。?

背景技術(shù)

基準(zhǔn)電壓緩沖器是基準(zhǔn)電壓電路中很重要的一個(gè)組成部分。由于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓源的電路輸出電阻通常都很大，如果直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)阻性負(fù)載，會(huì)使得輸出電壓嚴(yán)重偏離基準(zhǔn)電壓的值，電路的整體增益下降，影響電路的整體性能。此外，在流水線ADC中，出于精度和噪聲的考慮因素，采樣電容通常具有很大的值，使得整個(gè)電路等效電容非常大。這樣，如果基準(zhǔn)電壓直接用于流水線ADC中，等效的總電容和基準(zhǔn)電壓源的輸出阻抗相乘得到的時(shí)間常數(shù)將非常大，導(dǎo)致電容兩端電壓的建立將非常緩慢，這嚴(yán)重限制了流水線ADC的工作速度和精度，從而影響流水線ADC的整體性能。此外，流水線ADC中的各個(gè)模塊之間會(huì)通過(guò)相互之間的連線形成“串?dāng)_”，這將使得基準(zhǔn)電壓的輸出不再穩(wěn)定，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離設(shè)定的輸出值?；鶞?zhǔn)電壓緩沖器的特點(diǎn)就是輸出電阻比較小，驅(qū)動(dòng)能力很高，在需要的時(shí)候可以提供很大的輸出電流，使得電路快速完成大信號(hào)和小信號(hào)的建立，所以基準(zhǔn)電壓必須經(jīng)過(guò)緩沖器提高驅(qū)動(dòng)能力。?

目前，基準(zhǔn)電壓緩沖器低阻抗輸出主要有兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種是采用負(fù)反饋技術(shù)，一種就是采用源極跟隨器。采用負(fù)反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)需要仔細(xì)設(shè)計(jì)電路的反饋回路，確保整體電路的穩(wěn)定。此外，反饋回路也將消耗一定的電流，增加電路的整體功耗。由于源極跟隨器本身就具有較小的輸出阻抗，而且不存在電容的米勒效應(yīng)，相同的功耗下可以實(shí)現(xiàn)較大的帶寬，同時(shí)可以很好地保障電路的穩(wěn)定性，所以應(yīng)用較多的就是采用源極跟隨器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)緩沖器。?

在流水線ADC中，采樣電容的選取需要考慮噪聲性能和電容的匹配精度。在這兩方面的約束下，采樣電容的值往往很大，所以緩沖器的容性負(fù)載很大。這就要求緩沖器的驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，在負(fù)載電容充電、放電情況下提供很大的電流，但是這往往需要很大的靜態(tài)電流才能實(shí)現(xiàn)。如果電路的工作速度很高，那么電流就越大，往往達(dá)到幾十毫安，占據(jù)了ADC中很大的一部分功耗，所以設(shè)計(jì)低功耗的基準(zhǔn)電壓緩沖器就顯得尤為必要。?

????緩沖器的輸出部分采用傳統(tǒng)的源極跟隨器，但是可以驅(qū)動(dòng)非常大的負(fù)載電容。電路在負(fù)載電容充放電回路中設(shè)計(jì)了額外的充放電電路，使得電容兩端電壓在較短的時(shí)間內(nèi)即可建立到要求的電壓精度，同時(shí)電路的靜態(tài)電流很小，使得電路的整體功耗很小。?

實(shí)用新型內(nèi)容

實(shí)用新型目的：本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用于流水線ADC的基準(zhǔn)電壓緩沖器，該緩沖器可以更加快速地建立負(fù)載電容兩端的信號(hào)。?

技術(shù)方案：本實(shí)用新型的一種基于流水線ADC的低功耗基準(zhǔn)電壓緩沖器，其特征在于，包括差分電壓放大器、作為輸出緩沖器的源極跟隨器、電容放電回路和電容充電回路，以及電壓源VH、VL、第一開關(guān)、第四開關(guān)；?

所述差分電壓放大器包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和差分放大器；所述第一電阻一端接地，一端接差分放大器的負(fù)輸入端；第二電阻一端接輸入電壓，另一端接差分放大器的正輸入端；第三電阻一端接差分放大器的正輸出端，一端接差分放大器的負(fù)輸入端；第四電阻一端接差分放大器的正輸入端，一端接差分放大器負(fù)輸出端；

源極跟隨器電路部分包括第一NMOS管、第二NMOS管，第三NMOS管和第四NMOS管；所述第一NMOS管柵極接放大器負(fù)輸出端，漏極接電源，源極接第三NMOS管漏極；第二NMOS管柵極接放大器正輸出端，漏極接電源，源極接第四NMOS管漏極；第三NMOS管源極接地；第四NMOS管源極接地，柵極和第三NMOS管相連，接到固定偏置電壓；

電容放電回路包括第一負(fù)載電容、第二開關(guān)、第三NMOS管和放電電流控制電路，所述放電電流控制電路包括第一CMOS開關(guān)和第五NMOS管；所述第一開關(guān)一端接到電壓源VH，另一端接到第一負(fù)載電容上極板、第二開關(guān)，第一負(fù)載電容下極板接地，第二開關(guān)另一端接第三NMOS管漏極；第五NMOS管柵極接第一CMOS開關(guān)一端，源極接地；第一CMOS開關(guān)另一端接第五NMOS管漏極，第五NMOS管漏極接第一負(fù)載電容的上極板；

電容充電回路包括第二負(fù)載電容、第三開關(guān)、第二NMOS管和充電電流控制電路，所述充電電流控制電路包括第二CMOS開關(guān)，第一PMOS管；所述第四開關(guān)一端接到電壓源VL，另一端接到第二負(fù)載電容上極板、第三開關(guān)，第二負(fù)載電容下極板接地，第三開關(guān)另一端接第四NMOS管漏極；第一PMOS管柵極接第二CMOS開關(guān)一端，源極接電源；第二CMOS開關(guān)另一端接第一PMOS管漏極，第一PMOS管漏極接第二負(fù)載電容的上極板。