專利名稱：集成在a/d轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)噪聲抑制電路，特別涉及一種集成在A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開 關(guān)噪聲抑制電路。它直接應(yīng)用的領(lǐng)域是高速高精度流水線A/D轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
近年來，隨著通信系統(tǒng)性能的提高，對A/D轉(zhuǎn)換器的參數(shù)要求也越來越高，特別是 對高速高精度A/D轉(zhuǎn)換器的更多需求，使之成為研究的熱點(diǎn)。高速高精度A/D轉(zhuǎn)換器通常采用流水線結(jié)構(gòu)，典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。常規(guī)流水線 A/D轉(zhuǎn)換器主要由各個子級模塊Stage-I到Mage-6以及一個數(shù)字校準(zhǔn)部分組成。通常， 每一級是由低分辨率的A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、采樣保持器及放大電路組成。每一級 的功能大體相同，且僅處理低字節(jié)的數(shù)字量，其輸出結(jié)果在隨后的輸出鎖存器中加以合并； 每一級轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量都存入位于下方的鎖存器中，待轉(zhuǎn)換結(jié)束，經(jīng)數(shù)字校正和鎖存后送 往數(shù)據(jù)總線輸出。整個流水線結(jié)構(gòu)由時鐘產(chǎn)生電路提供兩相互不交疊時鐘進(jìn)行控制，使得 每級結(jié)構(gòu)中的采樣保持電路和級間增益電路分別工作在采樣相。3和放大相Of。隨著采 樣率和集成度的提高，內(nèi)部開關(guān)工作頻率大幅提高，同時，發(fā)生開關(guān)動作的開關(guān)數(shù)量也急劇 增加，這些開關(guān)產(chǎn)生的電流，在流經(jīng)管殼、鍵合絲所寄生的感性元件時，由關(guān)系式ΔΥ = di/ dt可知，將在參考電位如電源、地、基準(zhǔn)電壓等上產(chǎn)生所謂的同時開關(guān)噪聲(Simultaneous Switching Noise, SSN)。SSN會造成高速高精度A/D轉(zhuǎn)換器性能下降，使動態(tài)參數(shù)無雜散 動態(tài)范圍(SFDR)僅為30dB 40dB之間，這種參數(shù)值顯然不能滿足現(xiàn)在對高速高精度A/D 轉(zhuǎn)換器性能的要求。近年來，對SSN也有相關(guān)研究，如文獻(xiàn)1 :“Modeling and Analysis of SimultaneousSwitching Noise Coupling for a CMOS Negative-Feedback Operational Amplifier inSystem-in-Package" (Yujeong Shim ^AM, IEEE TRANSACTIONS 0NELECTR0MAGNETIC COMPATIBILITY, VOL. 51，NO. 3，MAY 2009)，對 SSN 進(jìn)行了建模和分析， 它分析了 SSN的傳播途徑和影響，但未提供具體的抑制同時開關(guān)噪聲的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
為克服同時開關(guān)噪聲造成高速高精度A/D轉(zhuǎn)換器性能下降的問題，本發(fā)明提供一 種集成在A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路，且本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單，便于重復(fù)使用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案在于一種集成在 A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路，它含有一個正基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)，包括第一級至第六級正基準(zhǔn)通路電阻R1+、R2+, R3+、R4+、R5+、R6+,第一級與第二級正基準(zhǔn) 通路電阻之間的電阻隊2+，第二級與第三級正基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻&3+，第三級與第四 級正基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻R34+,第四級與第五級正基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻R45+,第五級與第六級正基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻&6+，第一級正基準(zhǔn)電容C1+，其中，R1+, R2+、R3+、R4+、R5+, R6+的一端相互連接，并與正基準(zhǔn)電壓端Vkef+相接，R1+的 另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-I，R2+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級Mage-2，R3+的 另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級Mage-3，R4+的另一端A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Mage-4，R5+另 一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Mage-5，R6+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第六級Mage-6 ；R12+的 一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-I，R12+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級Mage-2 ；R23+的 一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級MageU23+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級Mage-3 ；R34+的 一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級MageU34+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Mage-4 ；R45+的 一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Mage-4，R45+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Mage-5 ；R56+的 一端接流A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Mage-5，R56+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第六級Stage-6 ；C1+ 的上極板接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-I，C1+的下極板接地；和一個負(fù)基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)，包括第一級至第六級負(fù)基準(zhǔn)通路電阻Rp R2-> R3_、R4_、R5_、IV，第一級與第二級負(fù)基準(zhǔn) 通路電阻之間的電阻1 12-，第二級與第三級負(fù)基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻&3_，第三級與第四 級負(fù)基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻R34-,第四級與第五級負(fù)基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻R45-,第五 級與第六級負(fù)基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻1 56-，第一級負(fù)基準(zhǔn)電容(V，其中， ν、 ν、 ν、 ν、 ν、 ν的一端相互連接，并與負(fù)基準(zhǔn)電壓端Vkef-相接，R1-的 另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-1，R2-的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級Mage-2，R3_的 另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級Mage-3，IV的另一端A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Mage-4，R5_另一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Mage-5，R6_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第六級Mage-6 ；R12_的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-I，R12_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級Stage-2 ；R23_的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級Mage-2，的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級Stage-3 ；R34-的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級Mage-3，民4_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Stage-4 ；R45_的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第四級iitage-4，R45_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Stage-5 ；R56_的一 端接流A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Mage-5，R56_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第六級Stage-6 ；C1-的 上極板接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-1，C1^的下極板接地。所述電阻R1+和電容C1+構(gòu)成常規(guī)的低通濾波電路，同理，所述電阻R1+和電容C1+構(gòu) 成常規(guī)的低通濾波電路。在所述正基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)中，電阻&+、R3+、R4+、R5+, R6+的阻值，由公式AVi+ = Ii+Ri+(i = 1,...,6)計算得出，以確保正基準(zhǔn)通路的每級的頂值相等，同理，在所述負(fù)基準(zhǔn) 通路RC網(wǎng)絡(luò)中，電阻IV、R3_、R4_、IV、R6_的阻值，由公式Mi- = Ii-RiJi = 1，. . .，6)計算 得出，以確保負(fù)基準(zhǔn)通路的每級的頂值相等。在所述正基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)中，電阻]^12+、I 23+、R34+、R45+、I 56+為小電阻，取值為3 Ω 5Ω，同理，在所述負(fù)基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)中，電阻隊2_、1 23_、1 34_、1 45_、化6-為小電阻，取值為3 0 5Ω。有益效果本發(fā)明的一種集成在A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路，與常規(guī)不帶RC網(wǎng)絡(luò) 的流水線相比，具有以下特點(diǎn)1.本發(fā)明電路在常規(guī)流水線A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一個正基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)和一個負(fù)基準(zhǔn)通路RC電阻電容網(wǎng)絡(luò)，通過這兩個RC電阻電容網(wǎng)絡(luò)，來抑制流水線正基 準(zhǔn)Vkef+和負(fù)基準(zhǔn)VKEF_的SSN噪聲，使高速高精度流水線A/D轉(zhuǎn)換器的SFDR由30 40dB提 升至80 90dB，極大地提高了整個流水線A/D轉(zhuǎn)換器的動態(tài)性能。2.本發(fā)明電路中的正基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)中，通過采用電阻R1+、電容C1+為流水線第 一級正基準(zhǔn)提供低通通路，同時，采用電阻民+、R3+、R4+、R5+、R6+,確保流水線A/D轉(zhuǎn)換器的每 級正基準(zhǔn)頂壓降相等，采用電阻r12+、R23+> R34+、R45+、R56+'起電壓平衡作用，進(jìn)一步保證了流 水線A/D轉(zhuǎn)換器的每級正基準(zhǔn)的頂壓降相等。同理，本發(fā)明電路中的負(fù)基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò) 也起了同樣的作用，以保證流水線A/D轉(zhuǎn)換器的每級正基準(zhǔn)的頂壓降相等，提高流水線A/ D轉(zhuǎn)換器各級之間信號的兼容性。


圖1是常規(guī)的流水線A/D轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖2是本發(fā)明集成在A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路的電路圖；圖3是常規(guī)不帶RC網(wǎng)絡(luò)的流水線A/D轉(zhuǎn)換器的SFDR曲線圖；圖4是帶本發(fā)明開關(guān)噪聲抑制電路的A/D轉(zhuǎn)換器的SFDR曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施方式
不僅限于下面的描述，現(xiàn)結(jié)合附圖加以進(jìn)一步說明。本發(fā)明具體實(shí)施的集成在A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路的電路圖如圖2 所示。它由一個正基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)和一個負(fù)基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)組成。圖2中的具體連接關(guān)系、作用關(guān)系與本說明書的發(fā)明內(nèi)容部分相同，此處不再重 復(fù)。它的工作原理如下利用Yungseon Eo等人提出的SSN峰值模型
權(quán)利要求
1.一種集成在A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路，其特征在于，它含有 一個正基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)，包括第一級至第六級正基準(zhǔn)通路電阻R1+、R2+> R3+、R4+、R5+> IV，第一級與第二級正基準(zhǔn)通路 電阻之間的電阻R12+,第二級與第三級正基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻&3+，第三級與第四級正 基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻R34+,第四級與第五級正基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻R45+,第五級與 第六級正基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻&6+，第一級正基準(zhǔn)電容C1+，其中，R1+, R2+, R3+、R4+、R5+, R6+的一端相互連接，并與正基準(zhǔn)電壓端Vkef+相接，R1+的另一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-1，R2+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級Mage-2，R3+的另 一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級Mage-3，R4+的另一端A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Mage-4，R5+另一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Mage-5，R6+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第六級Mage-6 ；R12+的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-I，R12+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級Stage-2 ；R23+的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級MageU23+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級Stage-3 ；R34+的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級MageU34+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Stage-4 ；R45+的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Mage-4，R45+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Stage-5 ；R56+的一 端接流A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Mage-5，R56+的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第六級Stage-6 ；C1+的 上極板接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-I，C1+的下極板接地；和 一個負(fù)基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)，包括第一級至第六級負(fù)基準(zhǔn)通路電阻Rp R2-> R3_、R4_、R5-> IV，第一級與第二級負(fù)基準(zhǔn)通路 電阻之間的電阻R12-,第二級與第三級負(fù)基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻&3-，第三級與第四級負(fù) 基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻R34_，第四級與第五級負(fù)基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻R45_，第五級與 第六級負(fù)基準(zhǔn)通路電阻之間的電阻1 56-，第一級負(fù)基準(zhǔn)電容(V，其中，R1^ &_、R3_、R4_、&_、R6_的一端相互連接，并與負(fù)基準(zhǔn)電壓端VKEF_相接，的另一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-1，R2_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級Mage-2，R3_的另 一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級Mage-3，R4_的另一端A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Mage-4，R5_另一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Mage-5，R6_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第六級Mage-6 ；R12_的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-I，R12_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級Stage-2 ；R23_的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第二級Mage-2，1 23_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級Stage-3 ；R34_的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第三級Mage-3，民4_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Stage-4 ；R45_的一 端接A/D轉(zhuǎn)換器的第四級Mage-4，R45_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Stage-5 ；R56_的一 端接流A/D轉(zhuǎn)換器的第五級Mage-5，R56_的另一端接A/D轉(zhuǎn)換器的第六級Stage-6 ；C1^的 上極板接A/D轉(zhuǎn)換器的第一級Mage-1，C1^的下極板接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成在A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路，其特征在于 所述電阻R1+和電容C1+構(gòu)成常規(guī)的低通濾波電路，同理，所述電阻R1+和電容C1+構(gòu)成常規(guī) 的低通濾波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成在A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路，其特征在于 在所述正基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)中，電阻&+、R3+、R4+、R5+, R6+的阻值，由公式AVi+ = Ii+Ri+(i = 1,...,6)計算得出，以確保正基準(zhǔn)通路的每級的頂值相等，同理，在所述負(fù)基準(zhǔn)通路RC網(wǎng) 絡(luò)中，電阻&_、R3_、R4_、R5_> R6-的阻值，由公式Mi- = HG = 1，...，6)計算得出，以確 保負(fù)基準(zhǔn)通路的每級的頂值相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成在A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路，其特征在于 在所述正基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)中，電阻隊2+、R23+> R34+> R45+、R56+為小電阻，取值為3 Ω 5 Ω，同 理，在所述負(fù)基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)中，電阻R12_、I 23_、I 34_、R45_、I 56_為小電阻，取值為3 Ω 5 Ω。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成在A/D轉(zhuǎn)換器芯片上的開關(guān)噪聲抑制電路，它包括一個正基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)和一個負(fù)基準(zhǔn)通路RC網(wǎng)絡(luò)，通過這兩個RC電阻電容網(wǎng)絡(luò)，來抑制流水線正基準(zhǔn)VREF+和負(fù)基準(zhǔn)VREF-的SSN噪聲，使高速高精度流水線A/D轉(zhuǎn)換器的SFDR由常規(guī)的30～40dB提升至80～90dB，極大地提高了整個流水線A/D轉(zhuǎn)換器的動態(tài)性能。本發(fā)明電路可廣泛應(yīng)用于高速高精度流水線A/D轉(zhuǎn)換器中。
文檔編號H03K17/16GK102064808SQ20101052720
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者劉林濤, 李儒章, 陳良, 高煜寒 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所