[發明專利]用于高速高性能模數轉換器輸入緩沖的電源裝置

在審

• 申請號: 202210652346.4
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN114978171A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 金晶;呂沐根;過悅康;劉曉鳴
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H03M1/06
• 分類號: H03M1/06;H02M1/00;H02M3/07
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種用于高速高性能模數轉換器輸入緩沖的電源裝置，包括：偏置電路、負電壓電荷泵、正電壓電荷泵、退耦電容和八分頻的時鐘電路，本裝置通過采用正負電壓電荷泵結構，使用多相時鐘及退耦電容(decap)結構，并由數字控制信號控制，集成在芯片上而非使用片外模塊，通過多相位時鐘，實現不使用超高頻時鐘直接驅動電荷泵的情況下產生較小紋波的電源電壓，從而降低了片外電源紋波對所供電模塊性能的影響，可以為應用于高速高性能模數轉換器場景中的高性能輸入緩沖器提供穩定的、紋波很小的電壓，并向輸入緩沖器提供多級可調節參考電壓。

技術領域

本發明涉及的是一種數字電路領域的技術，具體是一種用于高速高性能模數轉換器輸入緩沖的電源裝置。

背景技術

高速高性能模數轉換器對于輸入緩沖器的性能提出了很高的要求，而偏置電壓對于輸入緩沖器的性能具有很大的影響。且為了能夠讓輸入緩沖器達到較高的性能還會使用負的電源電壓，而大部分片上負電壓是由片外電源直接連接產生的，片外電源產生的片外紋波很大程度上影響輸入緩沖器的線性度及驅動能力。為了減小偏置電壓以及電源電壓對于輸入緩沖器性能的影響，片內電源是優質的解決方法，片上電感型DC-DC電源輻射的高次諧波會嚴重影響，且隨著工藝尺寸及片外電源電壓的降低，要做到片內高壓很消耗面積和功耗，應用于高速高性能模數轉換器場景中不適合。而有關于片上電荷泵電源的研究不夠。在已有的研究中，幾乎沒有設計可以兼顧輸出多級電壓和較小紋波。

現有的片上電源中電感型DC-DC占大部分，通常功耗較大，輸出紋波較大，且集成度不高，小部分電容型電荷泵電源電路的輸出是固定的，在實際工作環境發生變化時因存在非理想因素而產生較大的紋波且輸出的電壓值可能會發生偏移且不穩定，上述技術不適用于為高速高性能模數轉換器場景中的高性能輸入緩沖器供電。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種用于高速高性能模數轉換器輸入緩沖的電源裝置，通過采用正負電壓電荷泵結構，使用多相時鐘及退耦電容(decap)結構，并由數字控制信號控制，集成在芯片上而非使用片外模塊，通過多相位時鐘，實現不使用超高頻時鐘直接驅動電荷泵的情況下產生較小紋波的電源電壓，從而降低了片外電源紋波對所供電模塊性能的影響，可以為應用于高速高性能模數轉換器場景中的高性能輸入緩沖器提供穩定的、紋波很小的電壓，并向輸入緩沖器提供多級可調節參考電壓。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種應用于高速高性能模數轉換器輸入緩沖的電源裝置，包括：偏置電路、負電壓電荷泵、正電壓電荷泵、退耦電容和八分頻的時鐘電路，其中：時鐘電路根據高頻時鐘，分別輸出八相時鐘中的一相時鐘至模數轉換器后的數字部分的開關作為控制數字部分的數據對齊的時鐘、輸出八相時鐘至正電壓電荷泵和負電壓電荷泵的輸入端，正負電壓電荷泵根據八相時鐘分別產生并輸出穩定的、紋波小的片上正負電壓，同時為偏置電路提供片上電源電壓，偏置電路根據數字控制信號控制產生四個可變參考電壓，退耦電容與正電壓電荷泵相連接，以實現正電壓電荷泵高壓域穩定。

技術效果

本發明使用該技術手段設計的電源供應方案可以為高頻輸入緩沖器提供更大的電壓裕度，從而減輕輸入緩沖器的設計難度。所應用到輸入緩沖器，可以使輸入緩沖器提供75dB的無雜散動態范圍(SFDR)性能。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為實施例應用場景示意圖；

圖3為電源設計結構框圖中偏置電路的電路圖；

圖4為八相時鐘時序圖；

圖5為負電壓電荷泵負壓的建立圖。

具體實施方式