[發明專利]一種80MSPS流水線結構模數轉換器電路

在審

• 申請號: 201610449352.4
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN107528589A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 何志杰
• 申請（專利權）人: 何志杰
• 主分類號: H03M1/00
• 分類號: H03M1/00;H03M1/16;H03M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種80MSPS流水線結構模數轉換器電路，適用于電子領域。

背景技術

隨著計算機技術、多媒體技術、數字信號處理(DSP)技術、微電子技術的發展，電子技術的應用己經逐漸滲透到軍事和民用領域的各個角落，不斷推出先進的電子系統。目前，在信號傳輸和信號處理領域，大都采用數字系統進行信號處理。但是，來自于自然界的信號，如語音信號、傳感器信號等大多是模擬量，而且經處理后的數字信號往往還要再轉換為模擬信號，以實現系統對外界的控制。因此在模擬世界和數字處理系統之間，必然要存在轉換接口.當前先進的電子設備系統中，它的前端和后端處理都分別應用到A/D （Analog-to-Digital）和D/A (Digital-to-Analog)轉換器。模數轉換器(ADC)就是將模擬信號轉換為數字信號的接口電路，它的功能是把外界的模擬輸入量轉換為按照一定規則與之對應的數字編碼。

在混合信號系統中，A/D轉換器(ADC)是一個十分關鍵的部分。隨著數字信號處理技術在高分辨率圖像、視頻處理及無線通信等領域的廣泛應用，對高速、高精度、可嵌入式ADC的需求日益迫切。此外，更要求有基于低功耗、小面積、低電壓以及可嵌入式設計的ADC核心模塊。ADC的性能主要取決于所采用的電路結構、主要單元電路(采保電路和比較器等)的性能、合理的版圖設計以及工藝條件等因素。流水線結構(Pipelined Architecture)是一種既能實現高速又能實現相當分辨率的結構;高速比較器將提升ADC的轉換速率，分級結構在ADC中的應用不僅減小了功耗還實現了高精度;而合理的激光修調技術、自校準技術和混合信號電路版圖設計將有益于ADC的分辨率。

發明內容

本發明提供一種80MSPS流水線結構模數轉換器電路，電路結構緊湊，體積小，采樣精度高，且工作穩定，適應性好，提高了工作效率，功耗低。

本發明所采用的技術方案是：

80MSPS流水線結構模數轉換器電路由采樣/保持電路、運放及輸出緩沖器電路、高性能帶隙基準核心電路、預防大鎖存比較器組成。

所述采樣/保持電路中，為高電平時T/H電路工作在跟蹤模式，Q1，Q2，Q3，Q4形成一個AB類緩沖器，驅動保持電容CH。該輸入電路結構具有輸入偏置電流小、輸入阻抗高、交調失真小的特點。當PCLK和NCLK信號為低電平時，T/H電路工作在保持模式，Q9-Ql8組成的鉗位電路開始作用，使A節點電壓、B節點電壓鉗位，也使A, B兩節點呈現為低阻抗節點。此時Ql， Q2， Q3，Q4均截止，故而使輸入信號與保持電容之間形成雙重隔離以減小保持模式下的信號饋通。

此電路采樣電容不直接驅動下一級電路，而是采用緩沖器結構驅動后級運放(OPAMP)，這樣就有效減少q上的電荷泄漏，而且增加了驅動能力。為了得到較好的高頻特性，采用開環結構，射極跟隨結構被用來實現此開環結構。由于n管與P管的BE結電壓存在差異，使得保持電壓相對于采樣電壓有一定的偏移，這點可以通過采用差分結構消除，對于差分電路而言，兩路的電壓偏移相同，則只會引起輸出共模電壓的變化，不會引起輸出差模電壓的變化。對于折疊結構子ADC，對工模電壓要求較低。

所述運放及輸出緩沖器電路中，由于電路要求運放的增益較大，單級放大器很難滿足要求，所以我們采用兩級放大器。此為雙端輸入單端輸出OTA、A、B為差分輸入端，第一級放大器的輸出信號經Q5管電位平移后輸出給由Q6及其負載構成的第二級放大器，第二級放大器的輸出信號輸送給由Q10、Q11組成的緩沖器輸出，并反饋給差分輸入端B。由于采用的是兩級放大器，需要對相位補償，所以電路采用Miller方法補償，電路引入米勒電容C。

所述高性能帶隙基準核心電路采用兩管式帶隙基準電壓結構，Q1、Q2發射極面積不相等，Q1比Q2發射極面積大，其比值為4: 1，他們的基極連接在一起做為基準的輸出。Q3、Q4、Q5、Q6構成鏡像共射共基電流源做Q2、Ql集電極負載，Q2、Q1集電極電流相等，但它們的發射極面積不同，所以它們的實際電流密度JQ1和JQ2不同，而且與發射極面積成反比.發射極面積不同，兩管的VBE也就不同。他們的VBE之差△VBE加在電阻RL上。