[發明專利]一種運放共享的流水型模數轉換器

在審

• 申請號: 201711213046.1
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108011637A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 杜浩華
• 申請（專利權）人: 海寧海微電子科技有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 嘉興海創專利代理事務所(普通合伙) 33251
• 代理人: 鄭文濤

本發明提供了一種運放共享的流水型模數轉換器，屬于流水線數模轉換器技術領域。它解決了現有技術中運算放大器數量多，資源浪費嚴重的問題。本運放共享的流水型模數轉換器，包括時序產生模塊和若干級依次連接的級電路，每個級電路均包括模數轉換器subADC、數模轉換器subDAC和采樣電路，相鄰兩個級電路之間設有運算放大器OP，前一級采樣電路和當前級采樣電路分別在時序產生模塊產生的相反的時序相位與運算放大器OP連接并工作，前一級級電路和運算放大器OP連接形成前一級采樣保持電路，當前級級電路和運算放大器OP連接形成當前級采樣保持電路。本運放共享的流水型模數轉換器結構簡單，設計合理，運算放大器被充分運用，資源浪費少，散熱少。

技術領域

本發明屬于流水線數模轉換器技術領域，特別是一種運放共享的流水型模數轉換器。

背景技術

模數轉換模塊，又稱A/D轉換器或Analog-to-digital Converter，簡稱ADC，它是把連續的模擬信號轉變為離散的數字信號的器件。受數字系統中流水工作方式啟發，有人提出了流水線ADC的概念，在該概念中，多個ADC采用流水工作方式，這種方式在整體上看類似于串行，單對于每一步轉換來看，有屬于并行，其轉換速度快，可以實現很高的轉換頻率，是一種既能實現高速又能實現相當分辨率的結構，在電子系統中應用廣泛，同時對性能的要求也越來越高。

傳統流水線ADC結構如圖1所示，其包括前端的采樣保持電路、若干級功能相似的級電路、以為寄存器電路、數字矯正電路、電壓基準產生電路、時序產生電路，其中每個級電路的電路結構如圖2所示，包括采樣保持模塊、子ADC、子DAC、減法模塊、增益模塊。每個級電路的工作原理：首先采樣保持電路采樣輸入的模擬信號，接著輸入信號被一個子ADC量化為ki位數據輸出，此轉換結果構成了這一級的量化輸出，然后由子DAC將其轉換成模擬信號，再與保持的輸入信號相減得到余量信號。為了使下一級可以使用相同的參考電平，余量信號需要精確放大2ki倍后才能作為下一級的輸入信號。其中子DAC、減法模塊和增益模塊構成余量增益電路，該電路具有：1、減法功能。用前一級的模擬輸出值減去該值經子ADC量化再進經子DAC變換后的模擬值以求出余量。2、增益功能。為了使每級能使用同樣的參考電壓源要對每級的余量乘以一個合適的因子。3、采樣保持功能。級電路的工作時余量增益電路的時序如圖3所示，φ1和φ2分別控制余量增益電路工作在采樣以及放大兩種狀態。當電路工作在采樣狀態時，電路中的運放處于閑置狀態；當電路處于放大狀態時，電路中的運放處于工作狀態。由上述分析可知，流水線ADC的級電路工作在采樣模式時，運放閑置；工作在保持模式時，運放工作；而流水線結構中，相鄰的兩級級電路分別工作在采樣和保持這兩種不同的工作狀態下，這樣導致電路中的運放有一半時間處于閑置狀態，運放利用率低、資源浪費嚴重。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種運放共享的流水型模數轉換器，該運放共享的流水型模數轉換器能夠減少流水線ADC中運放的數量，大幅提高運放的利用率。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種運放共享的流水型模數轉換器，包括時序產生模塊和若干級依次連接的級電路，其特征在于，每個級電路均包括模數轉換器subADC、數模轉換器subDAC和采樣電路，相鄰兩個級電路之間設有運算放大器OP，所述的前一級采樣電路和當前級采樣電路分別在時序產生模塊產生的相反的時序相位與運算放大器OP連接并工作，所述的前一級級電路和運算放大器OP連接形成前一級采樣保持電路，所述的當前級級電路和運算放大器OP連接形成當前級采樣保持電路。