[發明專利]一種高反饋系數高增益的乘法數模轉換器

有效

• 申請號: 201710706620.0
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107483052B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 唐鶴;牛勝普;高昂;何生生;車來晟
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10;H03M1/66
• 代理公司: 51232 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 葛啟函<國際申請>=<國際公布>=<進入

一種高反饋系數高增益的乘法數模轉換器，屬于模擬集成電路技術領域，比較適用于高速高精度流水線ADC。通過在傳統電荷重分配型乘法數模轉換器的運算放大器的同相的輸入端和輸出端接一個正反饋電容C1，提高了乘法數模轉換器的反饋系數，進而提高了乘法數模轉換器的增益，從而加快運放建立，減小流水線ADC級數，方便流水線ADC數字校準算法的實現，降低流水線ADC的功耗和芯片面積。

技術領域

本發明屬于模擬集成電路領域，具體涉及一種高反饋系數高增益的乘法數模轉換器MDAC電路。

背景技術

n位傳統電荷重分配型MDAC如圖1所示，采樣相時開關S₁閉合，采樣電容C₁到C₂n對輸入信號進行采樣。開關S_1a比S₁提前關斷，此后開關S₂導通，子ADC輸出數字碼控制開關V_adci和閉合或斷開，從而選擇Vref-或Vref+接入采樣電容C₁到此后電荷在采樣電容和反饋電容之間重新分配。如果運算放大器的開環增益為A，則傳統MDAC輸入輸出關系可以表示為：

其中Gain表示MDAC的增益，β是MDAC的反饋系數，β可表示為：

其中C_f反饋電容，C_i為采樣電容，C_p為運算放大器輸入端的寄生電容，包括輸入管寄生電容C_gs、C_gb和C_gd。傳統MDAC在低速低精度流水線ADC中可以滿足高增益高反饋系數的要求。但隨著流水線ADC向高速高精度方向發展，流水線ADC對運算放大器單位增益帶寬積要求越來越高，運算放大器輸入端寄生電容C_p也隨之越來越大。從而導致傳統MDAC的反饋系數越來越小，MDAC增益越來越低，對運算放大器單位增益帶寬積要求進一步提高，后端數字校正難度進一步加大。

發明內容

針對傳統電荷重分配型MDAC的不足之處，本發明提出一種高反饋系數、高增益的乘法數模轉換器MDAC，改進后MDAC可應用于高速高精度流水線ADC系統中。

本發明的技術方案為：

一種高反饋系數高增益的乘法數模轉換器，包括兩組開關電容陣列、運算放大器和負反饋電容C_f，所述兩組開關電容陣列分別連接所述運算放大器的同相輸入端和反相輸入端，所述負反饋電容C_f接在所述運算放大器的反相的輸入端和輸出端之間，所述運算放大器的輸出端作為所述乘法數模轉換器的輸出端；

所述開關電容陣列包括串聯的電容組和開關組，所述電容組的另一端連接所述運算放大器的同相輸入端或反相輸入端；

所述電容組包括多個并聯的電容，所述開關組包括多個第一采樣開關S₁、第二采樣開關S₂和數字碼控制開關V_adc；

所述電容組中的所有電容通過第一采樣開關S₁后連接輸入電壓V_in；

所述電容組中的一個電容通過第二采樣開關S₂后連接共模電壓VCM，其余電容依次通過第二采樣開關S₂和數字碼控制開關V_adc后連接參考電壓Vref；

所述運算放大器的輸出端通過一個第一采樣開關S₁接地，其同相輸入端和反相輸入端分別通過一個提前關斷開關S_1a接地；

所述乘法數模轉換器還包括正反饋電容C1，所述正反饋電容C1接在所述運算放大器的同相的輸入端和輸出端之間。