一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括：輸入通道，用于接收模擬輸入信號(hào)；與該輸入通道連接的第一級(jí)電路，用于接收所述模擬輸入信號(hào)；與所述第一級(jí)電路連接的第二級(jí)電路，用于接收所述第一級(jí)電路輸出的模擬誤差信號(hào)，并將所述模擬誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；所述第一級(jí)電路還用于接收所述第二級(jí)電路的輸出信號(hào)中選出的一個(gè)輸出信號(hào)，并將選出的所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)。本發(fā)明的方案可以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度可配置。
【專利說(shuō)明】一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，特別是指一種模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，許多便攜式設(shè)備、工業(yè)控制和無(wú)線通訊應(yīng)用中需要低功耗、小面積的芯片。低功耗來(lái)降低對(duì)電池的容量要求，從而降低設(shè)備總體積，小的芯片面積可以減少系統(tǒng)開(kāi)銷，進(jìn)一步提高設(shè)備便攜性。模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為芯片接口電路，除了滿足功耗和面積的要求外，在一些電子設(shè)備中，為實(shí)現(xiàn)不同的功能，往往需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器有不同的精度。如果根據(jù)系統(tǒng)要求集成多個(gè)精度不同的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，不僅會(huì)使芯片面積顯著增加，同時(shí)很難實(shí)現(xiàn)低功耗應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度的
可配置。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括:
[0005]輸入通道，用于接收模擬輸入信號(hào)；
[0006]與該輸入通道連接的第一級(jí)電路，用于接收所述模擬輸入信號(hào)；
[0007]與所述第一級(jí)電路連接的第二級(jí)電路，用于接收所述第一級(jí)電路輸出的模擬誤差信號(hào)，并將所述模擬誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；
[0008]所述第一級(jí)電路還用于接收所述第二級(jí)電路的輸出信號(hào)中選出的一個(gè)輸出信號(hào)，并將選出的所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)。
[0009]其中，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括:
[0010]連接在所述輸入通道與所述第一級(jí)電路之間的第一開(kāi)關(guān)，用于將所述模擬輸入信號(hào)或所述第二級(jí)電路的所述輸出信號(hào)輸入所述第一級(jí)電路。
[0011]其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括:
[0012]控制所述第一開(kāi)關(guān)的精度選擇電路，用于控制所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路循環(huán)的次數(shù)。
[0013]其中，所述第一級(jí)電路包括:
[0014]與所述第一開(kāi)關(guān)連接的第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于在第一次循環(huán)中，把所述模擬輸入信號(hào)粗量化，并給出第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)；
[0015]連接在所述第一開(kāi)關(guān)與所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的第二開(kāi)關(guān)，用于選通所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0016]與所述第一開(kāi)關(guān)連接的第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于把所述模擬輸入信號(hào)及所述第二級(jí)電路的所述輸出信號(hào)中選出的一個(gè)輸出信號(hào)進(jìn)行粗量化，并給出所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)；
[0017]連接在所述第一開(kāi)關(guān)與所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的第三開(kāi)關(guān)，用于選通所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0018]與所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出連接的第一子數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器、所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào);
[0019]與所述輸入通道的采樣保持電路和所述第一子數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出連接的第一精確乘2電路，用于將所述采樣保持電路輸出的模擬輸入信號(hào)和所述第一子數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)做差，并放大2倍。
[0020]其中，所述第二級(jí)電路包括:
[0021]與所述第一級(jí)電路的輸出連接的第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述第一級(jí)電路的輸出信號(hào)粗量化，并給出所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)；
[0022]連接在所述第一級(jí)電路與所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的第四開(kāi)關(guān)，用于選通所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0023]與所述第一級(jí)電路的輸出連接的第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述第一級(jí)電路的輸出信號(hào)粗量化；
[0024]連接在所述第一級(jí)電路的輸出與所述第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的第五開(kāi)關(guān)，用于選通所述第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0025]與所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出連接的第二子數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；
[0026]與所述輸入通道的采樣保持電路和所述第二子數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出連接的第二精確乘2電路，用于將所述第一級(jí)電路輸出的誤差信號(hào)與所述第二子數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)做差，并放大2倍。
[0027]其中，所述第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器為I位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0028]其中，所述第一精確乘2電路和第二精確乘2電路均由全差分運(yùn)算放大器和電容組成。
[0029]其中，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括:
[0030]與所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路連接的偏置電流產(chǎn)生電路，用于給所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路供電。
[0031]其中，所述偏置電流產(chǎn)生電路包括:
[0032]放大器和第一 MOS管、負(fù)載電阻形成的反饋環(huán)路；其中，所述放大器的輸出連接所述第一 MOS管的柵極，所述第一 MOS管的漏極連接所述負(fù)載電阻的一端，并連接所述放大器的反相輸入端，所述負(fù)載電阻的另一端接地；
[0033]所述第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管組成的電流鏡電路；其中，所述第二 MOS管、第三MOS管和所述第四MOS管的柵極相互連接，且均與所述第一 MOS管的柵極連接，將所述第一 MOS管支路的恒定電流按比例鏡像到三條支路；
[0034]與所述第二 MOS管連接的第五MOS管；
[0035]與所述第三MOS管連接的第六MOS管；
[0036]與所述第四MOS管連接的第七M(jìn)OS管；
[0037]與所述第五MOS管、所述第六MOS管和所述第七M(jìn)OS管連接的第八MOS管；
[0038]與所述第八MOS管連接的第九MOS管；[0039]其中，所述第五MOS管、第六MOS管和第七M(jìn)OS管作為開(kāi)關(guān)管控制三條支路電流是否流入按二極管形式連接的第八MOS管，再通過(guò)所述第八MOS管和所述第九MOS管組成的電流鏡將電流弓I出，提供給所述全差分運(yùn)算放大器。
[0040]其中，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括:
[0041]與所述偏置電流產(chǎn)生電路連接的模式選擇電路，用于按照是否處于工作模式，選擇所述偏置電流產(chǎn)生電路是否工作；
[0042]其中，非工作模式有三種，分別為待機(jī)、睡眠和關(guān)機(jī)模式；
[0043]當(dāng)處于工作模式時(shí)，所述模式選擇電路按照時(shí)鐘頻率的不同，設(shè)置所述偏置電流產(chǎn)生電路的偏置電流的大小。
[0044]其中，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括:
[0045]與所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路連接的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路，用于產(chǎn)生所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路的底極板采樣時(shí)所需的非交疊時(shí)鐘。
[0046]其中，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括:
[0047]與所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路連接的冗余校準(zhǔn)電路，用于對(duì)所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，得到校準(zhǔn)后的信號(hào)。
[0048]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0049]上述方案中，通過(guò)第一級(jí)電路和第二級(jí)電路的兩級(jí)循環(huán)級(jí)可將信號(hào)粗量化后得到高精度輸出，并可實(shí)現(xiàn)精度的可配置。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0050]圖1為本發(fā)明的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器的示意方框圖；
[0051]圖2為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)精度可配置的示意方框圖；
[0052]圖3是圖2第一級(jí)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖4是圖2第二級(jí)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖5是可編程偏置電流的實(shí)現(xiàn)電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0056]如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，包括:輸入通道101，用于接收模擬輸入信號(hào)；其中，該模擬輸入信號(hào)一種為單端輸入信號(hào)，則有9條可選通道；另一種為差分形式，其中一條作為反相輸入端，其他為正相輸入端，則有8組通道；圖1中箭頭表示信號(hào)流，并非只適用于單端輸入信號(hào)；
[0057]與該輸入通道101連接的第一級(jí)電路107，用于接收所述模擬輸入信號(hào)；
[0058]與所述第一級(jí)電路107連接的第二級(jí)電路108，用于接收所述第一級(jí)電路107輸出的模擬誤差信號(hào)，并將所述模擬誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；
[0059]所述第一級(jí)電路107還用于接收所述第二級(jí)電路108的輸出信號(hào)中選出的一個(gè)輸出信號(hào)，并將選出的所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)。
[0060]其中，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括:連接在所述輸入通道101與所述第一級(jí)電路107之間的第一開(kāi)關(guān)106，用于將所述模擬輸入信號(hào)或所述第二級(jí)電路108的所述輸出信號(hào)輸入所述第一級(jí)電路107。
[0061]進(jìn)一步的，上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括:控制所述第一開(kāi)關(guān)106的精度選擇電路102，用于控制所述第一級(jí)電路107和所述第二級(jí)電路108循環(huán)的次數(shù)。
[0062]在本發(fā)明的上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例中，還可以包括:與所述第一級(jí)電路107和所述第二級(jí)電路108連接的冗余校準(zhǔn)電路110，用于對(duì)所述第一級(jí)電路107和所述第二級(jí)電路108輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，得到校準(zhǔn)后的信號(hào)。
[0063]也就是說(shuō)，精度選擇電路102控制選擇開(kāi)關(guān)106，決定A/D轉(zhuǎn)換器的第一級(jí)107的輸入端接收來(lái)自通道101的信號(hào)還是接收來(lái)自第二級(jí)108處理后的信號(hào)；精度選擇102可以根據(jù)精度要求來(lái)控制第一級(jí)電路107和第二級(jí)電路108的循環(huán)次數(shù)，從而配置精度；配置精度的過(guò)程可以參考圖2:第一級(jí)電路107和第二級(jí)電路108均被復(fù)用，每循環(huán)一次，被復(fù)用一次，并將量化的2位數(shù)字碼(即二進(jìn)制)輸出給冗余校準(zhǔn)電路110 ;冗余校準(zhǔn)電路110采用每級(jí)1.5位的校準(zhǔn)技術(shù)，得到2η位的輸出；其中η為循環(huán)的次數(shù)；例如本實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)了 6?12位的精度可配置，即相應(yīng)控制循環(huán)次數(shù)3飛次，最后一次循環(huán)時(shí)，只用到第一級(jí)電路107，而第二級(jí)電路108由一個(gè)I位ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)202代替，I位ADC202在實(shí)施例中由一個(gè)動(dòng)態(tài)比較器實(shí)現(xiàn)。
[0064]第一級(jí)電路107和第二級(jí)電路108要實(shí)現(xiàn)粗量化輸入信號(hào)以及余量增益的功能，第一級(jí)電路107的結(jié)構(gòu)如圖3所示:
[0065]所述第一級(jí)電路107包括:與所述第一開(kāi)關(guān)106連接的第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)304，用于在第一次循環(huán)中，把所述模擬輸入信號(hào)粗量化，并給出第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)304的輸出信號(hào)；
[0066]連接在所述第一開(kāi)關(guān)106與所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 304之間的第二開(kāi)關(guān)302，用于選通所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 304 ；
[0067]與所述第一開(kāi)關(guān)106連接的第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)305，用于把所述模擬輸入信號(hào)及所述第二級(jí)電路108的所述輸出信號(hào)中選出的一個(gè)輸出信號(hào)進(jìn)行粗量化，并給出所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 305的輸出信號(hào)；
[0068]連接在所述第一開(kāi)關(guān)106與所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 305之間的第三開(kāi)關(guān)303，用于選通所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 305 ；
[0069]與所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)304和所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)305的輸出連接的第一子數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 306，用于將所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 304、所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 305輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；
[0070]與所述輸入通道的采樣保持電路301和所述第一子數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 306輸出連接的第一精確乘2電路307,用于將所述米樣保持電路301輸出的模擬輸入信號(hào)和所述第一子數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 306的輸出信號(hào)做差，并放大2倍。
[0071]也就是說(shuō)，模擬信號(hào)輸入通道101后有兩條支路，一條通過(guò)SH301(采樣保持電路)，另一條進(jìn)入子ADC量化。由于第一級(jí)電路107的輸入信號(hào)有兩種形式，單端或差分，因此這里有兩個(gè)子ADC，第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 304和第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 305 ;第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)304單端信號(hào)輸入時(shí)工作，由第二開(kāi)關(guān)302控制；第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)305差分信號(hào)輸入時(shí)工作，由第三開(kāi)關(guān)303控制；第二開(kāi)關(guān)302和第三開(kāi)關(guān)303的控制信號(hào)互補(bǔ)，因此同一時(shí)刻只有一子ADC工作。經(jīng)過(guò)子ADC量化后的2位數(shù)字信號(hào)一條輸出給圖1中的冗余校準(zhǔn)110，另一條作為第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 306的控制信號(hào)；第一子數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 306將2位數(shù)字碼轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)，再與前面SH301保持的輸入信號(hào)做差，最后經(jīng)過(guò)第一精確乘2 (即X2)電路307將誤差放大，繼而輸出給下一級(jí)。
[0072]如圖4所示，在本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)施例中，所述第二級(jí)電路108包括:與所述第一級(jí)電路107的輸出連接的第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)403，用于將所述第一級(jí)電路107的輸出信號(hào)粗量化，并給出所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 403的輸出信號(hào)；
[0073]連接在所述第一級(jí)電路107與所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 403之間的第四開(kāi)關(guān)402，用于選通所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 403 ；
[0074]與所述第一級(jí)電路107的輸出連接的第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)404，用于將所述第一級(jí)電路107的輸出信號(hào)粗量化；
[0075]連接在所述第一級(jí)電路107的輸出與所述第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 404之間的第五開(kāi)關(guān)401，用于選通所述第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 404 ；
[0076]與所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 403的輸出連接的第二子數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 405，用于將所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 403輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；
[0077]與所述輸入通道的采樣保持電路407和所述第二子數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 405輸出連接的第二精確乘2電路406，用于將所述第一級(jí)電路107輸出的誤差信號(hào)與所述第二子數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 405的輸出信號(hào)做差，并放大2倍。
[0078]其中，所述第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)為I位ADC ;所述第一精確乘2電路307和第二精確乘2電路406均由全差分運(yùn)算放大器和電容組成。
[0079]也就是說(shuō)，第二級(jí)電路108的功能與第一級(jí)電路107相似，參考圖4 ;第一級(jí)電路107和第二級(jí)電路108之間的唯一差別就是第二級(jí)電路不用處理單端輸入信號(hào)，因此沒(méi)有必要使用兩個(gè)子ADC ;于是第二級(jí)電路108只有一個(gè)差分子ADC403 (即上述第三子ADC)。第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)403受與它相連的第四開(kāi)關(guān)402的控制。另外當(dāng)最后一次循環(huán)時(shí)，第二級(jí)電路108只需輸出I位數(shù)字碼，因此比第一級(jí)電路107中增加了 I位ADC(即上述第四子ADC404)。I位ADC404受與它相連的第五開(kāi)關(guān)401的控制。
[0080]上述實(shí)施例中，第一級(jí)電路107和第二級(jí)電路108中采樣保持電路(SH) 301,407和精確乘2電路307、406結(jié)合在一起采用了底極板采樣技術(shù)，因此需要非交疊的時(shí)鐘。
[0081]因此，如圖1所示，本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例還包括:與所述第一級(jí)電路107和所述第二級(jí)電路108連接的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路109，用于產(chǎn)生所述第一級(jí)電路107和所述第二級(jí)電路108的底極板采樣時(shí)所需的非交疊時(shí)鐘。
[0082]進(jìn)一步的，本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例中，還可以包括:與所述第一級(jí)電路107和所述第二級(jí)電路108連接的偏置電流產(chǎn)生電路104，用于給所述第一級(jí)電路107和所述第二級(jí)電路108供電；具體的，如圖5所示，所述偏置電流產(chǎn)生電路104包括:放大器501和第一 MOS管502、負(fù)載電阻504形成的反饋環(huán)路；其中，所述放大器501的輸出連接所述第一MOS管502的柵極，所述第一 MOS管502的漏極連接所述負(fù)載電阻504的一端，并連接所述放大器501的反相輸入端,所述負(fù)載電阻504的另一端接地；所述第一 MOS管502、第二 MOS管505、第三MOS管507和第四MOS管509組成的電流鏡電路；其中，所述第二 MOS管505、第三MOS管507和所述第四MOS管509的柵極相互連接，且均與所述第一 MOS管502的柵極連接，將所述第一 MOS管502支路的恒定電流按比例鏡像到三條支路；與所述第二 MOS管505連接的第五MOS管506 ;與所述第三MOS管507連接的第六MOS管508 ;與所述第四MOS管509連接的第七M(jìn)OS管510 ;與所述第五MOS管506、所述第六MOS管508和所述第七M(jìn)OS管510連接的第八MOS管511 ;與所述第八MOS管511連接的第九MOS管512 ;其中，所述第五MOS管506、第六MOS管508和第七M(jìn)OS管510作為開(kāi)關(guān)管控制三條支路電流是否流入按二極管形式連接的第八MOS管511，再通過(guò)所述第八MOS管511和所述第九MOS管512組成的電流鏡將電流引出，提供給所述全差分運(yùn)算放大器。
[0083]具體的說(shuō)，鑒于A/D轉(zhuǎn)換器正常工作時(shí)，時(shí)鐘頻率會(huì)隨外界條件改變而變化的特點(diǎn)，本發(fā)明采用了進(jìn)一步節(jié)省功耗的方式。在本發(fā)明的實(shí)施例中，功耗的主要貢獻(xiàn)者是精確乘2電路307、406。精確乘2電路307、406由全差分運(yùn)放和電容組成。當(dāng)采樣速率變化時(shí)，對(duì)精確乘2電路307、406中全差分運(yùn)放的性能要求也有所變化，速率越慢，性能要求越低。因此在本發(fā)明中對(duì)不同的采樣速率，提供給運(yùn)放不同的偏置電流。參考圖5，圖5畫(huà)出了提供給運(yùn)放的基準(zhǔn)偏置電流的產(chǎn)生電路。
[0084]其中，上述MOS管均可以為PMOS管，放大器501和第一 MOS管502、負(fù)載電阻504形成反饋環(huán)路，將bias節(jié)點(diǎn)503的電位鉗制為Vbias ；Vbias是由基準(zhǔn)提供的參考電壓，使得電阻504上的電壓恒定，從而得到一路恒定的電流。
[0085]第一 MOS管502和第二 MOS管505、第三MOS管507、第四MOS管509組成了電流鏡電路，將第一 MOS管502支路的恒定電流按比例鏡像到三條支路。實(shí)施例中的比例為1:2:4。
[0086]通過(guò)控制第二 MOS管505、第三MOS管507、第四MOS管509的尺寸，可以得到成比例的恒定電流。
[0087] 第五MOS管506、第六MOS管508、第七M(jìn)OS管510作為開(kāi)關(guān)管控制三條支路電流是否流入下面按二極管形式連接的第八MOS管511。由于三條支路的電流成比例，控制開(kāi)關(guān)管的通斷可以得到7種大小的電流。再通過(guò)第八MOS管511和第九MOS管512組成的電流鏡將電流引出，提供給A/D轉(zhuǎn)換器中的運(yùn)放，實(shí)現(xiàn)功耗隨時(shí)鐘速率的變化而變化。對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。其中C(TC2為控制信號(hào)。
[0088]表1可編程偏置電流與時(shí)鐘對(duì)應(yīng)表
【權(quán)利要求】
1.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器,其特征在于,包括: 輸入通道，用于接收模擬輸入信號(hào)； 與該輸入通道連接的第一級(jí)電路，用于接收所述模擬輸入信號(hào)； 與所述第一級(jí)電路連接的第二級(jí)電路，用于接收所述第一級(jí)電路輸出的模擬誤差信號(hào)，并將所述模擬誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出； 所述第一級(jí)電路還用于 接收所述第二級(jí)電路的輸出信號(hào)中選出的一個(gè)輸出信號(hào)，并將選出的所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還包括: 連接在所述輸入通道與所述第一級(jí)電路之間的第一開(kāi)關(guān)，用于將所述模擬輸入信號(hào)或所述第二級(jí)電路的所述輸出信號(hào)輸入所述第一級(jí)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還包括: 控制所述第一開(kāi)關(guān)的精度選擇電路，用于控制所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路循環(huán)的次數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一級(jí)電路包括: 與所述第一開(kāi)關(guān)連接的第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于在第一次循環(huán)中，把所述模擬輸入信號(hào)粗量化，并給出第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)； 連接在所述第一開(kāi)關(guān)與所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的第二開(kāi)關(guān)，用于選通所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 與所述第一開(kāi)關(guān)連接的第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于把所述模擬輸入信號(hào)及所述第二級(jí)電路的所述輸出信號(hào)中選出的一個(gè)輸出信號(hào)進(jìn)行粗量化，并給出所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)； 連接在所述第一開(kāi)關(guān)與所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的第三開(kāi)關(guān)，用于選通所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器；與所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出連接的第一子數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述第一子模數(shù)轉(zhuǎn)換器、所述第二子模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；與所述輸入通道的采樣保持電路和所述第一子數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出連接的第一精確乘2電路，用于將所述采樣保持電路輸出的模擬輸入信號(hào)和所述第一子數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)做差，并放大2倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二級(jí)電路包括: 與所述第一級(jí)電路的輸出連接的第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述第一級(jí)電路的輸出信號(hào)粗量化，并給出所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)； 連接在所述第一級(jí)電路與所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的第四開(kāi)關(guān)，用于選通所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 與所述第一級(jí)電路的輸出連接的第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述第一級(jí)電路的輸出信號(hào)粗量化； 連接在所述第一級(jí)電路的輸出與所述第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的第五開(kāi)關(guān)，用于選通所述第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 與所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出連接的第二子數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述第三子模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；與所述輸入通道的采樣保持電路和所述第二子數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出連接的第二精確乘2電路，用于將所述第一級(jí)電路輸出的誤差信號(hào)與所述第二子數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)做差，并放大2倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第四子模數(shù)轉(zhuǎn)換器為I位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一精確乘2電路和第二精確乘2電路均由全差分運(yùn)算放大器和電容組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還包括: 與所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路連接的偏置電流產(chǎn)生電路，用于給所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述偏置電流產(chǎn)生電路包括: 放大器和第一 MOS管、負(fù)載電阻形成的反饋環(huán)路；其中，所述放大器的輸出連接所述第一 MOS管的柵極，所述第一 MOS管的漏極連接所述負(fù)載電阻的一端，并連接所述放大器的反相輸入端，所述負(fù)載電阻的另一端接地； 所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管組成的電流鏡電路；其中，所述第二 MOS管、第三MOS管和所述第四MOS管的柵極相互連接，且均與所述第一 MOS管的柵極連接，將所述第一 MOS管支路的恒定電流按比例鏡像到三條支路； 與所述第二 MOS管連接的第五MOS管； 與所述第三MOS管連接的第六MOS管； 與所述第四MOS管連接的第七M(jìn)OS管； 與所述第五MOS管、所述第六MOS管和所述第七M(jìn)OS管連接的第八MOS管； 與所述第八MOS管連接的第九MOS管； 其中，所述第五MOS管、第六MOS管和第七M(jìn)OS管作為開(kāi)關(guān)管控制三條支路電流是否流入按二極管形式連接的第八MOS管，再通過(guò)所述第八MOS管和所述第九MOS管組成的電流鏡將電流引出，提供給所述全差分運(yùn)算放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還包括: 與所述偏置電流產(chǎn)生電路連接的模式選擇電路，用于按照是否處于工作模式，選擇所述偏置電流產(chǎn)生電路是否工作； 其中，非工作模式有三種，分別為待機(jī)、睡眠和關(guān)機(jī)模式； 當(dāng)處于工作模式時(shí)，所述模式選擇電路按照時(shí)鐘頻率的不同，設(shè)置所述偏置電流產(chǎn)生電路的偏置電流的大小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還包括: 與所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路連接的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路，用于產(chǎn)生所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路的底極板采樣時(shí)所需的非交疊時(shí)鐘。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還包括: 與所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路連接的冗余校準(zhǔn)電路，用于對(duì)所述第一級(jí)電路和所述第二級(jí)電路輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，得到校準(zhǔn)后的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H03M1/12GK103944569SQ201310019308
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月18日
【發(fā)明者】朱樟明, 梁亮, 李偉江, 楊銀堂 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)