专利名称：集成在a/d转换器芯片上的开关噪声抑制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关噪声抑制电路，特别涉及一种集成在A/D转换器芯片上的开 关噪声抑制电路。它直接应用的领域是高速高精度流水线A/D转换器。
背景技术：
近年来，随着通信系统性能的提高，对A/D转换器的参数要求也越来越高，特别是 对高速高精度A/D转换器的更多需求，使之成为研究的热点。高速高精度A/D转换器通常采用流水线结构，典型结构如图1所示。常规流水线 A/D转换器主要由各个子级模块Stage-I到Mage-6以及一个数字校准部分组成。通常， 每一级是由低分辨率的A/D转换电路、D/A转换电路、采样保持器及放大电路组成。每一级 的功能大体相同，且仅处理低字节的数字量，其输出结果在随后的输出锁存器中加以合并； 每一级转换后的数字量都存入位于下方的锁存器中，待转换结束，经数字校正和锁存后送 往数据总线输出。整个流水线结构由时钟产生电路提供两相互不交叠时钟进行控制，使得 每级结构中的采样保持电路和级间增益电路分别工作在采样相。3和放大相Of。随着采 样率和集成度的提高，内部开关工作频率大幅提高，同时，发生开关动作的开关数量也急剧 增加，这些开关产生的电流，在流经管壳、键合丝所寄生的感性元件时，由关系式ΔΥ = di/ dt可知，将在参考电位如电源、地、基准电压等上产生所谓的同时开关噪声(Simultaneous Switching Noise, SSN)。SSN会造成高速高精度A/D转换器性能下降，使动态参数无杂散 动态范围(SFDR)仅为30dB 40dB之间，这种参数值显然不能满足现在对高速高精度A/D 转换器性能的要求。近年来，对SSN也有相关研究，如文献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)，对 SSN 进行了建模和分析， 它分析了 SSN的传播途径和影响，但未提供具体的抑制同时开关噪声的解决方案。
发明内容
为克服同时开关噪声造成高速高精度A/D转换器性能下降的问题，本发明提供一 种集成在A/D转换器芯片上的开关噪声抑制电路，且本发明的电路结构简单，便于重复使用。为实现上述目的，本发明解决上述技术问题所采取的技术方案在于一种集成在 A/D转换器芯片上的开关噪声抑制电路，它含有一个正基准通路RC网络，包括第一级至第六级正基准通路电阻R1+、R2+, R3+、R4+、R5+、R6+,第一级与第二级正基准 通路电阻之间的电阻队2+，第二级与第三级正基准通路电阻之间的电阻&3+，第三级与第四 级正基准通路电阻之间的电阻R34+,第四级与第五级正基准通路电阻之间的电阻R45+,第五级与第六级正基准通路电阻之间的电阻&6+，第一级正基准电容C1+，其中，R1+, R2+、R3+、R4+、R5+, R6+的一端相互连接，并与正基准电压端Vkef+相接，R1+的 另一端接A/D转换器的第一级Mage-I，R2+的另一端接A/D转换器的第二级Mage-2，R3+的 另一端接A/D转换器的第三级Mage-3，R4+的另一端A/D转换器的第四级Mage-4，R5+另 一端接A/D转换器的第五级Mage-5，R6+的另一端接A/D转换器的第六级Mage-6 ；R12+的 一端接A/D转换器的第一级Mage-I，R12+的另一端接A/D转换器的第二级Mage-2 ；R23+的 一端接A/D转换器的第二级MageU23+的另一端接A/D转换器的第三级Mage-3 ；R34+的 一端接A/D转换器的第三级MageU34+的另一端接A/D转换器的第四级Mage-4 ；R45+的 一端接A/D转换器的第四级Mage-4，R45+的另一端接A/D转换器的第五级Mage-5 ；R56+的 一端接流A/D转换器的第五级Mage-5，R56+的另一端接A/D转换器的第六级Stage-6 ；C1+ 的上极板接A/D转换器的第一级Mage-I，C1+的下极板接地；和一个负基准通路RC网络，包括第一级至第六级负基准通路电阻Rp R2-> R3_、R4_、R5_、IV，第一级与第二级负基准 通路电阻之间的电阻1 12-，第二级与第三级负基准通路电阻之间的电阻&3_，第三级与第四 级负基准通路电阻之间的电阻R34-,第四级与第五级负基准通路电阻之间的电阻R45-,第五 级与第六级负基准通路电阻之间的电阻1 56-，第一级负基准电容(V，其中， ν、 ν、 ν、 ν、 ν、 ν的一端相互连接，并与负基准电压端Vkef-相接，R1-的 另一端接A/D转换器的第一级Mage-1，R2-的另一端接A/D转换器的第二级Mage-2，R3_的 另一端接A/D转换器的第三级Mage-3，IV的另一端A/D转换器的第四级Mage-4，R5_另一 端接A/D转换器的第五级Mage-5，R6_的另一端接A/D转换器的第六级Mage-6 ；R12_的一 端接A/D转换器的第一级Mage-I，R12_的另一端接A/D转换器的第二级Stage-2 ；R23_的一 端接A/D转换器的第二级Mage-2，的另一端接A/D转换器的第三级Stage-3 ；R34-的一 端接A/D转换器的第三级Mage-3，民4_的另一端接A/D转换器的第四级Stage-4 ；R45_的一 端接A/D转换器的第四级iitage-4，R45_的另一端接A/D转换器的第五级Stage-5 ；R56_的一 端接流A/D转换器的第五级Mage-5，R56_的另一端接A/D转换器的第六级Stage-6 ；C1-的 上极板接A/D转换器的第一级Mage-1，C1^的下极板接地。所述电阻R1+和电容C1+构成常规的低通滤波电路，同理，所述电阻R1+和电容C1+构 成常规的低通滤波电路。在所述正基准通路RC网络中，电阻&+、R3+、R4+、R5+, R6+的阻值，由公式AVi+ = Ii+Ri+(i = 1,...,6)计算得出，以确保正基准通路的每级的顶值相等，同理，在所述负基准 通路RC网络中，电阻IV、R3_、R4_、IV、R6_的阻值，由公式Mi- = Ii-RiJi = 1，. . .，6)计算 得出，以确保负基准通路的每级的顶值相等。在所述正基准通路RC网络中，电阻]^12+、I 23+、R34+、R45+、I 56+为小电阻，取值为3 Ω 5Ω，同理，在所述负基准通路RC网络中，电阻队2_、1 23_、1 34_、1 45_、化6-为小电阻，取值为3 0 5Ω。有益效果本发明的一种集成在A/D转换器芯片上的开关噪声抑制电路，与常规不带RC网络 的流水线相比，具有以下特点1.本发明电路在常规流水线A/D转换器结构的基础上增加了一个正基准通路RC网络和一个负基准通路RC电阻电容网络，通过这两个RC电阻电容网络，来抑制流水线正基 准Vkef+和负基准VKEF_的SSN噪声，使高速高精度流水线A/D转换器的SFDR由30 40dB提 升至80 90dB，极大地提高了整个流水线A/D转换器的动态性能。2.本发明电路中的正基准通路RC网络中，通过采用电阻R1+、电容C1+为流水线第 一级正基准提供低通通路，同时，采用电阻民+、R3+、R4+、R5+、R6+,确保流水线A/D转换器的每 级正基准顶压降相等，采用电阻r12+、R23+> R34+、R45+、R56+'起电压平衡作用，进一步保证了流 水线A/D转换器的每级正基准的顶压降相等。同理，本发明电路中的负基准通路RC网络 也起了同样的作用，以保证流水线A/D转换器的每级正基准的顶压降相等，提高流水线A/ D转换器各级之间信号的兼容性。
图1是常规的流水线A/D转换器的电路图；图2是本发明集成在A/D转换器芯片上的开关噪声抑制电路的电路图；图3是常规不带RC网络的流水线A/D转换器的SFDR曲线图；图4是带本发明开关噪声抑制电路的A/D转换器的SFDR曲线图。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
不仅限于下面的描述，现结合附图加以进一步说明。本发明具体实施的集成在A/D转换器芯片上的开关噪声抑制电路的电路图如图2 所示。它由一个正基准通路RC网络和一个负基准通路RC网络组成。图2中的具体连接关系、作用关系与本说明书的发明内容部分相同，此处不再重 复。它的工作原理如下利用Yungseon Eo等人提出的SSN峰值模型
权利要求
1.一种集成在A/D转换器芯片上的开关噪声抑制电路，其特征在于，它含有 一个正基准通路RC网络，包括第一级至第六级正基准通路电阻R1+、R2+> R3+、R4+、R5+> IV，第一级与第二级正基准通路 电阻之间的电阻R12+,第二级与第三级正基准通路电阻之间的电阻&3+，第三级与第四级正 基准通路电阻之间的电阻R34+,第四级与第五级正基准通路电阻之间的电阻R45+,第五级与 第六级正基准通路电阻之间的电阻&6+，第一级正基准电容C1+，其中，R1+, R2+, R3+、R4+、R5+, R6+的一端相互连接，并与正基准电压端Vkef+相接，R1+的另一 端接A/D转换器的第一级Mage-1，R2+的另一端接A/D转换器的第二级Mage-2，R3+的另 一端接A/D转换器的第三级Mage-3，R4+的另一端A/D转换器的第四级Mage-4，R5+另一 端接A/D转换器的第五级Mage-5，R6+的另一端接A/D转换器的第六级Mage-6 ；R12+的一 端接A/D转换器的第一级Mage-I，R12+的另一端接A/D转换器的第二级Stage-2 ；R23+的一 端接A/D转换器的第二级MageU23+的另一端接A/D转换器的第三级Stage-3 ；R34+的一 端接A/D转换器的第三级MageU34+的另一端接A/D转换器的第四级Stage-4 ；R45+的一 端接A/D转换器的第四级Mage-4，R45+的另一端接A/D转换器的第五级Stage-5 ；R56+的一 端接流A/D转换器的第五级Mage-5，R56+的另一端接A/D转换器的第六级Stage-6 ；C1+的 上极板接A/D转换器的第一级Mage-I，C1+的下极板接地；和 一个负基准通路RC网络，包括第一级至第六级负基准通路电阻Rp R2-> R3_、R4_、R5-> IV，第一级与第二级负基准通路 电阻之间的电阻R12-,第二级与第三级负基准通路电阻之间的电阻&3-，第三级与第四级负 基准通路电阻之间的电阻R34_，第四级与第五级负基准通路电阻之间的电阻R45_，第五级与 第六级负基准通路电阻之间的电阻1 56-，第一级负基准电容(V，其中，R1^ &_、R3_、R4_、&_、R6_的一端相互连接，并与负基准电压端VKEF_相接，的另一 端接A/D转换器的第一级Mage-1，R2_的另一端接A/D转换器的第二级Mage-2，R3_的另 一端接A/D转换器的第三级Mage-3，R4_的另一端A/D转换器的第四级Mage-4，R5_另一 端接A/D转换器的第五级Mage-5，R6_的另一端接A/D转换器的第六级Mage-6 ；R12_的一 端接A/D转换器的第一级Mage-I，R12_的另一端接A/D转换器的第二级Stage-2 ；R23_的一 端接A/D转换器的第二级Mage-2，1 23_的另一端接A/D转换器的第三级Stage-3 ；R34_的一 端接A/D转换器的第三级Mage-3，民4_的另一端接A/D转换器的第四级Stage-4 ；R45_的一 端接A/D转换器的第四级Mage-4，R45_的另一端接A/D转换器的第五级Stage-5 ；R56_的一 端接流A/D转换器的第五级Mage-5，R56_的另一端接A/D转换器的第六级Stage-6 ；C1^的 上极板接A/D转换器的第一级Mage-1，C1^的下极板接地。
2.根据权利要求1所述的集成在A/D转换器芯片上的开关噪声抑制电路，其特征在于 所述电阻R1+和电容C1+构成常规的低通滤波电路，同理，所述电阻R1+和电容C1+构成常规 的低通滤波电路。
3.根据权利要求1所述的集成在A/D转换器芯片上的开关噪声抑制电路，其特征在于 在所述正基准通路RC网络中，电阻&+、R3+、R4+、R5+, R6+的阻值，由公式AVi+ = Ii+Ri+(i = 1,...,6)计算得出，以确保正基准通路的每级的顶值相等，同理，在所述负基准通路RC网 络中，电阻&_、R3_、R4_、R5_> R6-的阻值，由公式Mi- = HG = 1，...，6)计算得出，以确 保负基准通路的每级的顶值相等。
4.根据权利要求1所述的集成在A/D转换器芯片上的开关噪声抑制电路，其特征在于 在所述正基准通路RC网络中，电阻队2+、R23+> R34+> R45+、R56+为小电阻，取值为3 Ω 5 Ω，同 理，在所述负基准通路RC网络中，电阻R12_、I 23_、I 34_、R45_、I 56_为小电阻，取值为3 Ω 5 Ω。
全文摘要
本发明涉及一种集成在A/D转换器芯片上的开关噪声抑制电路，它包括一个正基准通路RC网络和一个负基准通路RC网络，通过这两个RC电阻电容网络，来抑制流水线正基准VREF+和负基准VREF-的SSN噪声，使高速高精度流水线A/D转换器的SFDR由常规的30～40dB提升至80～90dB，极大地提高了整个流水线A/D转换器的动态性能。本发明电路可广泛应用于高速高精度流水线A/D转换器中。
文档编号H03K17/16GK102064808SQ20101052720
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者刘林涛, 李儒章, 陈良, 高煜寒 申请人:中国电子科技集团公司第二十四研究所