[發明專利]一種用于兩步單斜式模數轉換器的細量化斜坡發生器

有效

• 申請號: 202010047680.8
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111224667B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 李靖;廖勇;張啟輝;肖航;寧寧;于奇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

1.一種兩步單斜式模數轉換器的細量化斜坡發生器，其特征在于：包括頂部鉗位運放模塊201，底部鉗位運放模塊202，電阻陣列和開關陣列電路模塊203，數字邏輯控制模塊204，輸出緩沖器模塊205，NNMOS管MN2和PMOS管MP2；

頂部鉗位運放模塊201的輸出端接NNMOS管MN2的柵極，正輸入端外接固定高電位VFT，負輸入端接電阻陣列和開關陣列電路模塊203中頂部電阻陣列和開關陣列Res_Array_Top的IN1端，電流鏡端NB1接到NNMOS管MN2的源極；頂部鉗位運放模塊201將電阻陣列和開關陣列電路模塊203中Res_Array_Top的IN1端鉗位到VFT電位，并通過電流鏡支路NB1給MN2的源端注入電流ib1；

底部鉗位運放模塊202的輸出端接PMOS管MP2的柵極，正輸入端外接固定低電平VFB，負輸入端接電阻陣列和開關陣列電路模塊203中底部電阻陣列和開關陣列Res_Array_Bottom的IN2端，電流鏡端NB2接到PMOS管MP2的源極；底部鉗位運放模塊202將電阻陣列和開關陣列電路模塊203中Res_Array_Bottom的IN2端鉗位到VFB電位，并通過電流鏡支路NB2給MP2的源端注入電流ib2；

電阻陣列和開關陣列電路模塊203由Res_Array_Top和Res_Array_Bottom兩個電阻串和開關陣列組成，其中每個電阻串由2^N個單位電阻Res_unite串聯組成，兩個電阻串之間串聯；兩個開關陣列分別由2^N+1個開關組成，每個單位電阻的端口均與一個開關一一對應相接，開關另一端接到IN1或者IN2端；開關陣列用于控制接入到頂部鉗位運放模塊201和底部鉗位運放模塊202之間的單位電阻數目；Res_Array_Top和Res_Array_Bottom的IN1端和IN2端分別接到頂部鉗位運放和底部鉗位運放的負輸入端，分別將IN1端和IN2端鉗位到VFT和VFB；同時開關每次切換過程中，分別保證Res_Array_Top的IN1端與Res_Array_Bottom的IN2端之間的電阻值始終維持單位電阻數目相同，使流過電阻串的電流為恒定值，產生固定的電壓Step值；

數字邏輯控制模塊204的輸出端DCTL1:2^N+1接電阻陣列和開關陣列電路模塊203中開關陣列的控制信號端S1:2^N+1；數字邏輯控制模塊204采用格雷碼譯碼器來轉換邏輯控制電路，利用時鐘信號CLK_IN分頻產生依次高電平的DCTL1:2^N+1的邏輯電平控制開關陣列S1:2^N+1的N+1個開關依次開啟，從而控制接入到頂部鉗位運放模塊201和底部鉗位運放模塊202之間的電阻值，在開關切換的過程中，保證Res_Array_Top的IN1端與Res_Array_Bottom的IN2端之間的單位電阻數目始終相同，從而能夠保證每次開關切換過程中，流過斜坡發生器的電阻陣列和開關陣列電路模塊203的電流始終為固定值；

輸出緩沖器模塊205正輸入端外接固定低電平VFB，VFB通過R1接到輸出緩沖器模塊205運放A的正輸入端；輸出緩沖器模塊205負輸入端接PMOS管MP2的源極，MP2的源極電壓作為輸出緩沖器模塊205的輸入信號，并通過電阻R2接到輸出緩沖器模塊205運放A的負輸入端；運放A的輸出端VOUT通過R3電阻將VOUT反饋到輸出緩沖器模塊205運放A的負輸入端，此時VFB作為輸出緩沖器模塊205的共模電平，以實現輸出緩沖器模塊205的共模固定不變；

R1和R2為輸出緩沖器模塊205的輸入電阻，R2的電阻值遠大于輸出緩沖器模塊205輸入信號的內阻，且R1的電阻值和R2相同，以提高輸出緩沖器模塊205輸入端電阻的匹配度；R3為輸出緩沖器模塊205的反饋電阻，R3的電阻值大小根據輸出緩沖器模塊205的放大倍數，以及輸出緩沖器模塊205運放A的輸出幅度、輸出電流來確定；

PMOS管MP2的漏極接低電平地GND，柵極接底部鉗位運放模塊202的輸出端，源極接V_DAC，并于輸出緩沖器模塊205的負輸入端相接，襯底接固定低電平VFB；PMOS管MP2的源極通過單位電阻Res_Unite_4與電阻陣列和開關陣列電路模塊203的電阻串Res_Array_Bottom連接，以保證此時PMOS管的襯底電壓始終高于PMOS管MP2的源極電壓，從而能保證PMOS管MP2的襯底電壓始終高于PMOS管MP2的柵極電壓、源極電壓和漏極電壓；

NNMOS管MN2的漏極接電源電平VDD，柵極接頂部鉗位運放模塊201的輸出端，源極接到NBI端，并與單位電阻Res_Unite_3的一端相接，襯底接低電平GND；NNMOS管MN2的源極通過單位電阻Res_Unite_3與電阻陣列和開關陣列電路模塊203的電阻串Res_Array_Top連接，與單位電阻Res_Unite_4匹配;

所述輸出緩沖器模塊205包括運放A、電阻R1、電阻R2和電阻R3；通過細調運放A的電容C和電阻R實現零極點相消。