[發(fā)明專利]一種流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410240881.4
• 申請(qǐng)日: 2014-05-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104113337B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊吉;朱樟明;董嗣萬(wàn);劉敏杰;楊銀堂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03M1/12
• 分類號(hào): H03M1/12
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11243
• 代理人: 許靜,黃燦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是涉及一種流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，模數(shù)轉(zhuǎn)換器已廣泛應(yīng)用于在數(shù)據(jù)通信、軍事雷達(dá)等領(lǐng)域中，這些系統(tǒng)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能要求也越來(lái)越高。在追求高速高精度的同時(shí)，要求模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有較低的功耗。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能在整個(gè)系統(tǒng)中起著極為重要的作用，因此設(shè)計(jì)高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器有著重要的意義。

在眾多結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器同時(shí)具有高速高精度的優(yōu)勢(shì)，在高速高精度應(yīng)用中成為首選。實(shí)際應(yīng)用中，在保證流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的速度和精度性能的前提下，如何降低系統(tǒng)的功耗成為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)的流水線模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器前端都有采樣保持電路，采樣保持電路作為不量化信號(hào)的前端電路，會(huì)降低系統(tǒng)的線性度和信噪比。其次，作為精度和線性度要求最高的一級(jí)，采樣保持電路占整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)大的功耗和面積。為了減少功耗和面積采用無(wú)采樣保持電路結(jié)構(gòu)，但這也加大了第一級(jí)乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以解決目前模數(shù)轉(zhuǎn)換器前端均有采樣保持電路，采樣保持電路作為不量化信號(hào)的前端電路，降低了系統(tǒng)線性度，而且傳統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣保持電路的設(shè)計(jì)增加了系統(tǒng)的功耗的問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，包括：逐級(jí)連接的用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行量化并輸出量化信號(hào)的一級(jí)第一流水線級(jí)、七級(jí)第二流水線級(jí)、一級(jí)第三流水線級(jí)；

與所述一級(jí)第一流水線級(jí)、所述七級(jí)第二流水線級(jí)、所述一級(jí)第三流水線級(jí)分別連接，用于對(duì)所述一級(jí)第一流水線級(jí)輸出量化信號(hào)、所述七級(jí)第二流水線級(jí)輸出的量化信號(hào)、所述一級(jí)第三流水線級(jí)輸出的量化信號(hào)進(jìn)行延時(shí)對(duì)準(zhǔn)和錯(cuò)位相加處理，并輸出經(jīng)過(guò)處理的量化信號(hào)的數(shù)字校正電路；

與所述一級(jí)第一流水線級(jí)、所述七級(jí)第二流水線級(jí)、所述一級(jí)第三流水線級(jí)以及所述數(shù)字校正電路分別連接，用于分別為所述一級(jí)第一流水線級(jí)、所述七級(jí)第二流水線級(jí)、所述一級(jí)第三流水線級(jí)以及所述數(shù)字校正電路提供兩相非交疊的時(shí)鐘控制信號(hào)的時(shí)鐘電路。

其中，所述第一流水線級(jí)包括第一乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器、用于對(duì)第一乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的采樣電容陣列進(jìn)行動(dòng)態(tài)隨機(jī)選取的動(dòng)態(tài)元件匹配電路以及第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器；其中，所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括第一差分輸入端、第二差分輸入端、第一差分輸出端和第二差分輸出端；所述動(dòng)態(tài)元件匹配電路包括第三差分輸入端、第四差分輸入端、第三差分輸出端和第四差分輸出端；所述第一乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括第五差分輸入端、第六差分輸入端、第五差分輸出端和第六差分輸出端；其中，所述第一差分輸入端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一差分電壓，所述第二差分輸入端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第二差分電壓；所述第一差分輸出端與所述第三差分輸入端連接，所述第二差分輸出端與所述第四差分輸入端連接；所述第一差分輸出端與所述數(shù)字校正電路連接；所述第三差分輸出端與所述第五差分輸入端連接，所述第四差分輸出端與所述第六差分輸入端連接。

其中，所述七級(jí)第二流水線級(jí)分別為：第一級(jí)第二流水線級(jí)、第二級(jí)第二流水線級(jí)、第三級(jí)第二流水線級(jí)、第四級(jí)第二流水線級(jí)、第五級(jí)第二流水線級(jí)、第六級(jí)第二流水線級(jí)、第七級(jí)第二流水線級(jí)；其中，各級(jí)第二流水線級(jí)均包括第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

其中，所述第二子數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括第七差分輸入端、第八差分輸入端、第七差分輸出端和第八差分輸出端；所述第二乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括：第九差分輸入端、第十差分輸入端、第九差分輸出端和第十差分輸出端；所述第七差分輸出端與所述數(shù)字較正電路連接；所述第七差分輸出端與所述第九差分輸入端連接；所述第八差分輸出端與所述第十差分輸入端連接；

其中，所述第一級(jí)第二流水線級(jí)的所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述第七差分輸入端與所述第五差分輸出端連接，所述第一級(jí)第二流水線級(jí)的所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述第八差分輸入端與所述第六差分輸出端連接；往后每一級(jí)第二流水線級(jí)的所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述第七差分輸入端均與前一級(jí)第二流水線級(jí)的所述第二乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器的所述第九差分輸出端連接，往后每一級(jí)第二流水線級(jí)的所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述第八差分輸入端均與前一級(jí)第二流水線級(jí)的所述第二乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器的所述第十差分輸出端連接。

其中，所述第三流水線級(jí)包括：