[發明專利]一種用于ADC的高精度張弛振蕩器

在審

• 申請號: 202211297590.X
• 申請日: 2022-10-22
• 公開（公告）號: CN115632635A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 魏榕山;章子玉;周圻坤;魏聰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H03K3/0231
• 分類號: H03K3/0231;H03K3/012
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 郭東亮;蔡學俊

1.一種用于ADC的高精度張弛振蕩器，其特征在于：所述振蕩器包括電流源I1與I2、電容器CRES、比較器、反相器INV1、INV2、振蕩器晶體管組和電壓選擇開關TG；所述比較器與反相器INV1、電容器CRES相連，還與振蕩器晶體管M1、 M2相連；

比較器連有偏置電源VB1、VB2、VB3，以及校準信號端口Caln1~ CalnN、Calp1~ CalpN，通過接入校準信號Vn1~VnN、Vp1~VpN，來校準在比較過程中存在的失配問題；

所述振蕩器通過對比較器失配的校準來實現振蕩器的高精度，電壓選擇開關根據比較器輸出結果選擇相應標準電壓以實現振蕩輸出。

2.根據權利要求1所述的一種用于ADC的高精度張弛振蕩器，其特征在于：所述電流源I1的下端連接振蕩器晶體管M1的源極，上端接入供電電源；電流源I2的上端連接振蕩器晶體管M2的源極，下端接地；

振蕩器晶體管M1、M2的漏極與比較器輸入端口VIP以及電容CRES上極板接在一起，柵極與比較器輸出端口Vout相接；

電容器CRES上極板接比較器輸入端VIP；下級板接地；

輸入端VIP從電容CRES上極板相連接；輸入端VIN與選擇開關TG右端相連接；

反相器INV1左端接比較器輸出端口Vout；右端與反相器INV2的左端相連接并且作為選擇開關TG的輸入信號端VOSC_B；

反相器INV2的右端與選擇開關TG的輸入信號端VOSC相連接并且作為整體電路的輸出端；

電壓選擇開關TG接入待選參考電壓VRES1、VRES2；右端接入比較器輸入端VIN。

3.根據權利要求1所述的一種用于ADC的高精度張弛振蕩器，其特征在于：振蕩器工作時振蕩輸出信號，方法為：

步驟S1、若Vout為低電平，則晶體管M1導通，M2關斷，CRES被充電將VIP拉到高電平；而電壓選擇開關TG根據比較器的輸出Vout選擇低參考電壓VRES2，則VIN為低電平；

系統輸出VOSC為低電平；

步驟S2、隨后，由于VIPVIN，比較器輸出端Voutp為高電平，此時晶體管M2導通，M1關斷，CRES對地放電將VIP拉到低電平；而電壓選擇開關TG根據比較器的輸出Vout選擇選擇高參考電壓VRES1，則VIN為高電平，使系統輸出VOSC高電平；

步驟S1、步驟S2循環往復。

4.根據權利要求3所述的一種用于ADC的高精度張弛振蕩器，其特征在于：所述比較器由電流源Ic0~IcN+1以及比較器晶體管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M11、Mn1~MnN和Mp1~MpN組成；

比較器晶體管M1、M2柵極接入偏置電源VB1，源極接地，M1的漏極與M3的源極相連；M2的漏極與M4的源極相連；

比較器晶體管M3、M4柵極接入偏置電源VB2，M3的漏極與M5的漏極相連；M4的漏極與M6的漏極相連；

比較器晶體管M5、M6柵極接入偏置電源VB3，M5的源極與M7的漏極相連；M6的源極與M8的漏極相連；

比較器晶體管M7、M8柵極短接并接入M3與M5的漏極，源極接入電源電位；晶體管M9、M10的源極均與電流源Ic1下端相連接，M9柵極接入VIN信號，漏極與M1的漏極相連接；M10柵極接入VIP信號，漏極與M2的漏極相連接；其余比較器晶體管Mn1~MnN和Mp1~MpN，都根據序號1~N成對排布；

比較器晶體管Mn1與Mp1的源極均與電流源Ic2下端相連接，Mn1柵極接入Caln1信號，漏極與M1的漏極相連接；Mp1柵極接入Calp1信號，漏極與M2的漏極相連接；

比較器晶體管MnN與MpN的源極均與電流源IcN+1下端相連接，MnN柵極接入CalnN信號，漏極與M1的漏極相連接；MpN柵極接入CalpN信號，漏極與M2的漏極相連接；

比較器晶體管M11的柵極M4、M6的漏極相連接，源極接地，漏極與電流源Ic0下端相連接，并作為比較器輸出端Vout；

當VIP VIN時，流經比較器晶體管M2的電流變小，比較器晶體管M2的漏極電位下降，比較器晶體管M1的漏極電位上升；比較器晶體管M11的柵極電位下降，則比較器晶體管M11的漏極電位上升，輸入信號VIP-VIN就通過多級運放結構增益放大并最終輸出高電平。