[發明專利]放大器、殘差放大器和包括殘差放大器的模擬到數字轉換器

有效

• 申請號: 201410080010.0
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN104038228B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: C·G·萊登;C·P·赫里爾;D·漢弗斯頓
• 申請（專利權）人: 亞德諾半導體集團
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03F3/45
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 劉倜

技術領域

本發明涉及放大器、殘差放大器和包括殘差放大器的ADC。

背景技術

已知放大器電路可與采樣電路協同使用以獲取并保持信號，并向其施加增益。這種電路易受到噪聲影響，且期望減小被采樣的噪聲功率。這種放大器和采樣電路組合還可以用于形成兩個信號之間的差值。這種放大器可提供于模擬到數字轉換器（ADC）中以放大從流水線ADC的一級傳遞到后續級的殘差。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種放大器，其包括：

輸入節點；

輸出節點；

增益級，其具有增益級反相輸入、增益級非反相輸入和增益級輸出；

反饋電容器，其連接于所述增益級輸出與所述增益級反相輸入之間的信號路徑中；

采樣電容器，其連接于所述輸入節點與所述增益級非反相輸入之間；和

與所述反饋電容器并聯的可控制阻抗，

其中所述可控制阻抗可操作來在第一阻抗狀態（其中其不影響流動通過所述反饋電容器的電流）與第二阻抗狀態（其中其與所述反饋電容器協作以形成帶寬限制電路）之間切換。

因此可通過適當選擇組件值來減小所述放大器和其關聯的采樣電路內的噪聲功率，所述采樣電路可使用于殘差放大器中以形成兩個輸入信號之間的差值。

根據本發明的第二方面，提供一種減小采樣到采樣電路中的噪聲的方法，所述采樣電路包括與采樣開關關聯的采樣電容器，其中與帶寬限制電路關聯的放大器連接到所述電容器的板，且可在第一階段期間操作以限制采樣到所述采樣電路的噪聲，且在操作的第二階段期間所述放大器用作電荷轉移放大器。

附圖說明

本發明的實施方案現在將僅借助于非限制性實例、參考附圖而描述，其中：

圖1是根據本發明的實施方案的放大器的電路圖；

圖2是根據本發明的實施方案的包括殘差放大器的流水線模擬到數字轉換器的級的示意圖；

圖3是單級差分放大器的示意圖；

圖4是替代單級差分放大器的示意圖；和

圖5是示出根據本發明的實施方案的對增益塊頻率響應的變化的圖。

具體實施方式

圖1是組成本發明的實施方案的放大器的電路圖。放大器（一般地指定為10）可例如用作流水線模擬到數字轉換器的級之間的殘差放大器。然而，其也可以用于需要將信號獲取到采樣電容器上的其它電路中，且所述信號的增益加強形式是輸出。

一般而言，放大器10包括輸入節點12和輸出節點14。放大器還包括增益塊16，其具有增益塊反相輸入18、增益塊非反相輸入20和增益塊輸出22。所述增益塊輸出22可直接連接到輸出節點14，如所示，或可經由進一步的電路（如開關）選擇性地連接到輸出節點，其中期望確保輸出節點14可呈現高阻抗。

增益塊反相輸入18通過采樣電容器30連接到輸出節點12。將被采樣到采樣電容器30上的一個或多個信號可借助于開關而提供到輸入節點12，其中分別在信號節點36和38接收信號V1和V2的第一開關32和第二開關34是開關的實例。

放大器還包括連接于增益塊反相輸入18與增益塊輸出22之間的反饋電容器50。可控制阻抗60也連接于增益塊反相輸入18與增益塊輸出22之間。

可控制阻抗60包括與開關64串聯的電阻器62。可由場效應晶體管形成的開關64可在其呈現高阻抗的第一狀態與其呈現低阻抗的第二狀態之間切換。當開關64處于高阻抗狀態時，大體上沒有電流流動通過可控制阻抗60，且因此增益塊16僅看到在其反饋回路中的反饋電容器50。當開關64處于其低阻抗狀態時，可控制阻抗60則大體上表現為與反饋電容器50并聯的電阻器。

已知具有類似的現有技術殘差放大器，但是可控制阻抗被省略，且提供與反饋電容器50并聯的簡單短路開關。

如前文所提，放大器10可用作流水線ADC內的殘差放大器。出于完整性的考慮，圖2示意展示流水線轉換器的第N級。第N級被示出為在第N-1級之后，且在第N+1級之前。將對本領域技術人員顯然的是可省略第N-1級和第N+1級中的一個。

第N級的輸入節點80處的信號被分成兩個信號路徑。一個路徑可直接作為信號V1提供到信號節點36。另一信號路徑進入ADC82，其形成輸入信號的數字近似。所述近似可導致直接從ADC82導出的數字式字的模擬等效物。然而，如果ADC82不輸出等效于其數字式字的模擬值，那么ADC82的數字輸出被提供為到數字到模擬轉換器84的輸入，所述數字到模擬轉換器84將模擬輸出V_DAC作為信號V2提供到信號節點38。