专利名称：一种用于流水线模数转换器的参考电压发生电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种用于流水线模数转换器的参考电压发生电路。
背景技术：
模数转换器是一种常见的将模拟信号转换成数字信号的功能模块。流水线模数转换器是模数转换器中一种常用的结构。其原理可以概括以流水线工作的方式分级对模拟信
号量化。流水线模数转换器包含多个转换级，通常每个转换级都包括采样电路，子模数转换器(sub ADC)，子数模转换器及放大器(MDAC)以及参考电路等。输入模拟信号先经过流水线模数转换器的第一级被初步量化，产生相应量化码值，随后剩余量化残差被放大并传递到后级继续处理，直至所有转换级完成量化。量化残差被放大并从前级转移到后级的过程会受多种因素干扰产生误差，如电容失配，运放有限增益，运放有限带宽等。动态改变前级转换级中比较器的参考电位，使之围绕一个中心值随机变化有利于降低这些误差的影响，如何产生随机化的比较器参考电压是提高流水线模数转换器性能关键之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于流水线模数转换器的参考电压发生电路，以解决现有技术中由于量化残差被放大并从前级转移到后级的过程会受多种因素干扰产生误差的问题。为了实现上述目的，本发明提供了一种用于流水线模数转换器的参考电压发生电路，包括第一级参考电压发生器分支，所述第一级参考电压发生器分支包括两个放大器、电阻串和多个由MOS管构成的电流源；其中，第一个放大器APl的负输入端连接基准电压源VRp，正输入端ND连接MOS管MSr 的漏端，MOS管MPr和MSr串联构成电流源；MOS管MPO MPk和MSO MSk均分别串联构成电流源，MOS管MPr和MPO MPk的栅端都和第一个放大器APl的输出端连接，MOS管MSr 的栅端连接地线VSS，M0S管MSO MSk的栅端分别连接数字控制信号DBW] DB&]，M0S
管MSO MSk的漏端都连接到节点NT，节点NT和正输入端ND间串联一个阻值为R的电阻 Rp ；第二个放大器ANl的负输入端连接基准电压源Vfo!，正输入端NE连接MOS管MTr 的漏端，MOS管MiTr和MNr串联构成电流源；MOS管MNO MNk和MTO MTk均分别串联构成电流源，MOS管MNr和MNO MNk的栅端都和第二个放大器ANl的输出端连接，MOS管MTr 的栅端连接电源VDD，MOS管MTO MTk的栅端分别连接数字控制信号D
DDO，D
D[k]分别是DB
DB[k]的反相信号，MOS管MTO MTk的漏端都连接到节点NB，节点
3NB和正输入端NE间串联一个阻值为R的电阻1 ；所述电阻串连接于节点NT和NB之间，由2n_l个阻值为R的电阻串联形成，节点 NT和NB以及节点NT和NB之间所有电阻的连接点输出参考电压，共2n个输出，其中η为所述流水线模数转换器的子模数转换器的位数。作为优选，所述第一级参考电压发生器分支后连接有第二级参考电压发生器分支，所述第二级参考电压发生器分支包括两个放大器、电阻串和多个由MOS管构成的电流源，所述第二级参考电压发生器分支的电流源的结构与所述第一级参考电压发生器分支的电流源的结构相同；所述第一级参考电压发生器分支的电阻串的任意两个电阻分别拆分成一对阻值为R/2的串联电阻，第一对阻值为R/2的串联电阻的中间连接抽头Np连接所述第二级参考电压发生器分支的第一个放大器ΑΡ2的负输入端，第二对阻值为R/2的串联电阻的中间连接抽头Nn连接所述第二级参考电压发生器分支的第二个放大器ΑΝ2的负输入端； 所述第二级参考电压发生器分支的电阻串中电阻的阻值均为RI，电阻个数等于所述中间连接抽头Np和Nn间阻值为R的电阻的个数，所述中间连接抽头Np和Nn间阻值为R的电阻分压输出的参考电压替换为所述第二级参考电压发生器分支输出的参考电压。作为进一步地优选，所述第二级参考电压发生器分支后还连接有一个或多个参考电压发生器分支，后级参考电压发生器分支与前级参考电压发生器分支的连接方式跟所述第二级参考电压发生器分支与所述第一级参考电压发生器分支的连接方式相同。作为进一步地优选，所述第二级参考电压发生器分支的电阻串中电阻的阻值RI 与所述第一级参考电压发生器分支的电阻串中电阻的阻值R相等或不等。作为进一步地优选，所述第二级参考电压发生器分支的电流源的个数与所述第一级参考电压发生器分支的电流源的个数相等或不等。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明提供的用于流水线模数转换器的参考电压发生电路能够动态改变前级转换级中比较器的参考电位，使之围绕一个中心值随机变化，从而有利于避免由于量化残差被放大并从前级转移到后级的过程会受多种因素干扰产生误差的问题；当子模数转换器所需要的参考电位较多时还可以在原有参考电路的基础上再叠加更多分支的方式提高输出参考电压的驱动能力和参考电压动态翻转的幅度。
图1为本发明的参考电压发生电路的实施例一的电路原理图。图2为本发明的参考电压发生电路的实施例二的电路原理图。图3为基于实施例二的参考电压发生电路的模数转换器的MDAC输入输出转换波形图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。实施例一如图1所示，实施例一提供的用于流水线模数转换器的参考电压发生电路包括第一级参考电压发生器分支1，第一级参考电压发生器分支1包括两个放大器APl和ANl、电阻串和多个由MOS管构成的电流源；其中，第一个放大器APl的负输入端连接基准电压源VRp，正输入端ND连接MOS管MSr 的漏端，MOS管MPr和MSr串联构成电流源；MOS管MPO MPk和MSO MSk均分别串联构成电流源，MOS管MPr和MPO MPk的栅端都和第一个放大器APl的输出端连接，MOS管MSr 的栅端连接地线VSS，M0S管MSO MSk的栅端分别连接数字控制信号DBW] DB&]，M0S
管MSO MSk的漏端都连接到节点NT，节点NT和正输入端ND间串联一个阻值为R的电阻 Rp ；第二个放大器ANl的负输入端连接基准电压源Vfoi，正输入端NE连接MOS管MTr 的漏端，MOS管MiTr和MNr串联构成电流源；MOS管MNO MNk和MTO MTk均分别串联构成电流源，MOS管MNr和MNO MNk的栅端都和第二个放大器ANl的输出端连接，MOS管MTr 的栅端连接电源VDD，MOS管MTO MTk的栅端分别连接数字控制信号D
DDO，D
D[k]分别是DB
DB[k]的反相信号，MOS管MTO MTk的漏端都连接到节点NB，节点 NB和正输入端NE间串联一个阻值为R的电阻1 ；如果所述流水线模数转换器的子模数转换器的位数为n，那么总共需要2n个比较器输入参考电位。因此，连接于节点NT和NB之间的所述电阻串由2n-l个阻值为R的电阻串联形成，节点NT和NB以及节点NT和NB之间所有电阻的连接点输出参考电压，共2n个输出，其中η为所述流水线模数转换器的子模数转换器的位数。由于放大器的负反馈作用，节点ND的电位VND等于VRp，节点NE的电位VNE等于Vfoi。如果MPr和MSr构成的电流源支路电流是IR，流经MSO MSk的支路电流分别为
2-IR
IPO IPk，且所有这些支路电流都等于IP，并且有TP = ^^。
k + \同样假设MNr和Mr构成的电流源支路电流是IN，流经MTO ffll的支路电流分
2-IN
别为ITO ITk，且所有支路电流都等于IT，并且有/T1 = ^r。
k + \假设控制信号D
D[k]中一半为高一半为低，那么VNT = VRp-IR · RVNB = VRn+IR · RIR = INIT = IP
VRv - VRn此时，NT和NB间的任意阻值为R的电阻上的压降八厂=2.识.尺=二^^。在NT和NB间的电阻串的中间位置的电压，即VNT和VNB的中间电位将不会随着
VRv - VRn
数字控制信号D
D[k]的值变化而变化。该电位始终位于—2 ，以该点的电位为
参考点，假设在NT和NB间的电阻串抽头中任意选择一个节点X，节点χ与NT间串联的电阻 R的个数是m，那么该节点的电位Vx等于+ -l-m).(l + D.^-).R.IR， 2 2 k + \其中D取决于控制信号D
D[k]的值，如果D
从全部是低电平逐步变化到全部是高电平，那么D的数值相应得从0增加到k+1。
因此Vx点的中心电位是当
权利要求
1.一种用于流水线模数转换器的参考电压发生电路，其特征在于，包括第一级参考电压发生器分支，所述第一级参考电压发生器分支包括两个放大器、电阻串和多个由MOS管构成的电流源；其中，第一个放大器APl的负输入端连接基准电压源VRp，正输入端ND连接MOS管MSr的漏端，MOS管MPr和MSr串联构成电流源；MOS管MPO MPk和MSO MSk均分别串联构成电流源，MOS管MPr和MPO MPk的栅端都和第一个放大器APl的输出端连接，MOS管MSr的栅端连接地线VSS，M0S管MSO MSk的栅端分别连接数字控制信号DB
DB&]，M0S管 MSO MSk的漏端都连接到节点NT，节点NT和正输入端ND间串联一个阻值为R的电阻Rp ；第二个放大器ANl的负输入端连接基准电压源Vfoi，正输入端NE连接MOS管MTr的漏端，MOS管MiTr和MNr串联构成电流源；MOS管MNO MNk和MTO MiTk均分别串联构成电流源，MOS管MNr和MNO MNk的栅端都和第二个放大器ANl的输出端连接，MOS管MTr的栅端连接电源VDD，MOS管MTO MTk的栅端分别连接数字控制信号D
D[k]，D
D[k]分别是DB
DB[k]的反相信号，MOS管MTO MTk的漏端都连接到节点NB，节点 NB和正输入端NE间串联一个阻值为R的电阻1 ；所述电阻串连接于节点NT和NB之间，由2n-l个阻值为R的电阻串联形成，节点NT和 NB以及节点NT和NB之间所有电阻的连接点输出参考电压，共2n个输出，其中η为所述流水线模数转换器的子模数转换器的位数。
2.根据权利要求1所述的用于流水线模数转换器的参考电压发生电路，其特征在于， 所述第一级参考电压发生器分支后连接有第二级参考电压发生器分支，所述第二级参考电压发生器分支包括两个放大器、电阻串和多个由MOS管构成的电流源，所述第二级参考电压发生器分支的电流源的结构与所述第一级参考电压发生器分支的电流源的结构相同；所述第一级参考电压发生器分支的电阻串的任意两个电阻分别拆分成一对阻值为R/2的串联电阻，第一对阻值为R/2的串联电阻的中间连接抽头Np连接所述第二级参考电压发生器分支的第一个放大器ΑΡ2的负输入端，第二对阻值为R/2的串联电阻的中间连接抽头Nn连接所述第二级参考电压发生器分支的第二个放大器ΑΝ2的负输入端；所述第二级参考电压发生器分支的电阻串中电阻的阻值均为RI，电阻个数等于所述中间连接抽头Np和Nn间阻值为R的电阻的个数，所述中间连接抽头Np和Nn间阻值为R的电阻分压输出的参考电压替换为所述第二级参考电压发生器分支输出的参考电压。
3.根据权利要求2所述的用于流水线模数转换器的参考电压发生电路，其特征在于， 所述第二级参考电压发生器分支后还连接有一个或多个参考电压发生器分支，后级参考电压发生器分支与前级参考电压发生器分支的连接方式跟所述第二级参考电压发生器分支与所述第一级参考电压发生器分支的连接方式相同。
4.根据权利要求2所述的用于流水线模数转换器的参考电压发生电路，其特征在于， 所述第二级参考电压发生器分支的电阻串中电阻的阻值RI与所述第一级参考电压发生器分支的电阻串中电阻的阻值R相等或不等。
5.根据权利要求2所述的用于流水线模数转换器的参考电压发生电路，其特征在于， 所述第二级参考电压发生器分支的电流源的个数与所述第一级参考电压发生器分支的电流源的个数相等或不等。
全文摘要
本发明公开了一种用于流水线模数转换器的参考电压发生电路，包括第一级参考电压发生器分支，所述第一级参考电压发生器分支包括两个放大器、电阻串和多个由MOS管构成的电流源，所述电阻串连接于节点NT和NB之间，由2n-1个阻值为R的电阻串联形成，节点NT和NB以及节点NT和NB之间所有电阻的连接点输出参考电压，共2n个输出，其中n为所述流水线模数转换器的子模数转换器的位数。本发明提供的用于流水线模数转换器的参考电压发生电路能够动态改变前级转换级中比较器的参考电位，使之围绕一个中心值随机变化，从而有利于降低量化残差传递过程中各误差因素的影响。
文档编号H03M1/12GK102426470SQ20111039724
公开日2012年4月25日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者吴大军, 张亮, 赵晶文, 陈丽, 陈良生 申请人:上海贝岭股份有限公司