[發(fā)明專利]一種應用于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速參考緩沖電路

在審

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• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107659312A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設計）人: 傅健;潘杰;梅張雄
• 申請（專利權）人: 北京聯(lián)盛德微電子有限責任公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03K19/0185
• 代理公司: 北京匯信合知識產(chǎn)權代理有限公司11335
• 代理人: 夏靜潔

技術領域

本發(fā)明涉及高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器技術領域，尤其涉及一種應用于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速參考緩沖電路。

背景技術

隨著無線通信速率的不斷提升，對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率也提出了更高的要求，以802.11ac標準來說，其模擬信號帶寬已達到80MHz，按照奈奎斯特采樣定理，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率最低為160MHz；如果考慮到為基帶部分的數(shù)字濾波和降采樣留出余地，模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣率可能需要達到320MHz。

面對如此高速的數(shù)據(jù)采樣率，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考緩沖電路必須具有足夠高的驅(qū)動能力，否則會因為參考電壓不能完全的建立而導致信噪比惡化；以現(xiàn)階段主流的異步逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器為例，如果需要10bit的轉(zhuǎn)換精度，則需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器在每個時鐘周期內(nèi)完成10次轉(zhuǎn)換，這就要求其參考緩沖電路必須在30ps內(nèi)建立足夠的精度。

現(xiàn)有的緩沖參考電路如圖1所示，其主體包含一個單位反饋的運放。在高速應用中該運放需要具有足夠大的增益帶寬積，如果要應用到以上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，30ps的建立速度可能需要運放消耗幾十毫安的電流，這使逐次逼近轉(zhuǎn)換器的低功耗優(yōu)勢喪失殆盡。另外一種現(xiàn)有參考電路如圖2所示，其為帶電阻的源級退化(Source degeneration)的源級跟隨器，這種電路的優(yōu)點是不需要運放的條件下在一定的速度下可以驅(qū)動后級轉(zhuǎn)換器。但隨著頻率的升高，源級跟隨器的輸出阻抗呈現(xiàn)出感性，導致其輸出建立時有一定的鈴振現(xiàn)象，這極大的延長了建立時間。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題中存在的不足之處，本申請?zhí)峁┮环N應用于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速參考緩沖電路，該高速參考緩沖電路通過引入輸出電壓感知電路和饋通電路，極大地加速了參考緩沖的響應時間，解決了傳統(tǒng)的參考緩沖電路的缺點。

該應用于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高速參考緩沖電路包括：偏置電壓產(chǎn)生電路、參考緩沖輸出級、輸出電壓感知電路以及饋通電路；

所述偏置電壓產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生偏置電壓；所述參考緩沖輸出級用于驅(qū)動后級的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的采樣電容；所述輸出電壓感知電路用于對所述參考緩沖輸出級的輸出電壓的變化量進行感知；所述饋通電路用于將所述輸出電壓感知電路的輸出量反饋到所述參考緩沖輸出級，并將所述偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出量傳遞到所述參考緩沖輸出級；

所述偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端與所述饋通電路的第一輸入端電連接，所述饋通電路的第二輸入端與所述輸出電壓感知電路的輸出端電連接，所述饋通電路的輸出端與所述參考緩沖輸出級的輸入端電連接，所述參考緩沖輸出級的輸出端與所述輸出電壓感知電路的輸入端電連接。

可選地，所述參考緩沖輸出級包括第一NMOS管和第一電阻；

所述第一NMOS管的源極通過所述第一電阻接地，所述第一NMOS管的漏極接工作電壓，所述第一NMOS管的柵極與所述饋通電路的輸出端電連接。

可選地，所述輸出電壓感知電路包括第二NMOS管和PMOS管；

所述第二NMOS管的源極接地，所述第二NMOS管的柵極與所述第一NMOS管的源極電連接，所述第二NMOS管的漏極與所述饋通電路的第二輸入端電連接；

所述PMOS管的漏極與所述第二NMOS管的漏極電連接，所述PMOS管的柵極與其漏極電連接，所述PMOS管的源極與所述工作電壓電連接。

可選地，所述偏置電壓產(chǎn)生電路包括第三NMOS管和第三電阻；

所述第三NMOS管的源極接地，所述第三NMOS管的漏極通過所述第三電阻與所述工作電壓電連接，所述第三NMOS管的漏極與其柵極電連接，所述第三NMOS管的柵極與所述饋通電路的第一輸入端電連接。

可選地，所述饋通電路包括電容和第二電阻；

所述電容一端與所述第二電阻電連接，另一端與所述輸出電壓感知模塊的輸出端電連接；

所述第二電阻一端與所述偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端電連接，另一端與所述電容和所述參考緩沖輸出級的輸入端分別電連接。

可選地，所述饋通電路包括電容，所述電容一端與所述偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端和所述參考緩沖輸出級的輸入端分別電連接，另一端與所述輸出電壓感知電路的輸出端電連接。

本發(fā)明通過引入輸出電壓感知電路和饋通電路，利用輸出電壓感知電路感知參考緩沖輸出級的輸出端電壓的變化量，并根據(jù)參考緩沖輸出級的輸出端電壓的變化量產(chǎn)生補償量，通過饋通電路將該補償量輸送到參考緩沖輸出級的輸出端，對參考緩沖輸出級的輸出端電壓進行補償，從而極大地加速了參考緩沖的響應時間，解決了傳統(tǒng)的參考緩沖電路的缺點。

附圖說明