[發明專利]基于過零比較的流水線模數轉換器的校正電路及校正方法

在審

• 申請號: 201410754786.6
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104506191A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 任俊彥;倪哲侃;陳遲曉;葉凡
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，具體涉及一種流水線模數轉換器校正電路及校正方法。

背景技術

基于過零比較是近幾年實現流水線模數轉換器的一種熱門方案，其相鄰兩級差分電路如圖1所示。與傳統開關電容增益級相似，基于過零比較的差分開關電容增益級以單端電路兩倍的開銷來實現對差分信號的處理。上下兩部分對稱的電路結構形成正負兩個通道，分別處理差分輸入信號的正輸入和負輸入，并得出最終的差分輸出結果。圖1主要包括第N級電路101的采樣電容C_1±和C_2±103~106，第N+1級電路102的采樣電容C_3±和C_4±107~110，第N級電路101的采樣開關M₁111，第N+1級電路102的采樣開關M₄112，第N級電路101的正通道預置晶體管M₂113，第N級電路101的負通道預置晶體管M₃114，上下匹配的電流源I_1±、I_2±115~118和I_3±、I_4±119~122，以及中間的差分過零比較器100。電路通過電流源對輸出節點充放電來實現輸出電壓掃過整個輸出范圍，差分過零比較器100實現檢測“虛短”狀態的功能。

上述電路的工作過程如下。當φ₁處于高電位時，第N級電路101處于采樣階段，開關φ₁閉合，開關φ₂斷開，差分輸入被采樣到第N級電路101中的采樣電容C_1±和C_2±103~106上。當φ₂處于高電位時，第N級電路101進入電荷轉移階段，第N+1級電路102進入采樣階段，第N+1級電路102中的采樣電容C_3±和C_4±107~110作為第N級電路101的負載電容，采樣第N級電路101的輸出V_o±。在第N級電路101進入電荷轉移階段的開始，會有一小段預置階段φ_2I。在預置階段中，第N+1級電路102的采樣電容C_3±和C_4±107~110的內側節點會被連接至共模電平，第N級電路的正輸出節點會被正通道預置晶體管M₂113放電到系統最低電位，第N級電路的負輸出節點會被負通道預置晶體管M₃114充電到電源電壓，由此實現了對第N+1級電路102的采樣電容107~110的初始化。預置階段結束后，φ_2I跳變到低電位，相應晶體管113、114均關斷。由pMOS管構成的電流源I_3±119、121將對第N級電路的正輸出節點充電，由nMOS管構成的電流源I_4±120、122將對第N級電路的負輸出節點放電。在理想情況下，上下電流源匹配且充放電電流恒定，輸出節點到地的等效電容也固定，因此正輸出節點電壓將以恒定速率上升，負輸出節點電壓將以恒定速率下降。由M₄112作為差分信號的采樣開關。注意到在電流充放電這一過程中，M₄112將保持導通，以連接上下采樣電容107~110，承載充放電電流。上下兩部分電路中的電容C₁和C₂103和105、104和106各自組成電容分壓器，過零比較器100兩個輸入節點的電壓V_X+和V_X-將分別隨其輸出節點電壓V_o+和V_o-變化。直到過零比較器100輸入節點達到“虛短”狀態，即V_X+=V_X-，過零比較器100的輸出發生跳轉，M₄112關斷，上下采樣電容107~110間的通路斷開，采樣電容C_3±和C_4±107~110上的電荷量就固定不變了。這一時刻確定了第N+1級電路102采樣過程的結束。當φ₁回到低電位后，電路的一個工作周期就結束了。