一种使用DC/DC转换器直接给高速ADC供电的方法与流程

本发明涉及高速adc芯片及dc/dc转换器芯片设计领域，具体涉及一种使用dc/dc转换器直接给高速adc供电的方法。

背景技术：

高速中高精度流水线模拟数字转换器(adc)一般应用于通信、软件无线电等高数据率的领域。由于高速中高精度流水线模拟数字转换器(adc)对供电电源的纹波非常敏感，所以在保证模拟数字转换器(adc)性能的情况下，传统的解决方案一：使用dc-dc转换器连接一个低压差线形稳压器（ldo）为模拟数字转换器(adc)供电，使用基准电压缓冲器提供所需基准电压；传统的解决方案二：采取外部提供电源电压和所需基准电压。随着系统的数据采集速度需求不断提升，模拟数字转换器(adc)的采样率和功耗也不断提升。方案一中低压差线形稳压器（ldo）和基准电压缓冲器的功耗将随着模拟数字转换器(adc)的功耗提升不断升高；而方案二，由于芯片通过金线与外部电路相连，金线会带来电压抖动，所以为了驱除抖动，芯片内部需要很大的去藕电容，因此将面临增大芯片面积，提高单芯片成本等问题。

在手机及各种移动设备中低功耗低成本设计的需求尤为突出。传统的低功耗设计通常是在各模块中优化各模块的功耗及效率，较少直接从系统设计上，优化功耗及效率。因此，为了解决上述的问题，结合模拟数字转换器(adc)芯片的特点，对adc和它周围的供电电路及基准电路进行联合设计，提高系统效率并减小系统功耗。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供一种使用dc/dc转换器直接给高速adc供电的方法。本发明省去了供电效率低，且消耗静态电流的低压差线形稳压器（ldo）和基准电压缓冲器，提高了系统供电效率，大大减小了系统功耗。同时dc/dc转换器和adc位于一个晶圆上，避免了去藕电容带来的占用晶圆面积过大提高成本的问题。

本发明解决上述技术问题的方案如下：

一种使用dc/dc转换器直接给高速adc供电的方法，其特征在于，包含dc/dc转换器和需要被供电的模拟数字转换器(adc)。

所述的dc/dc转换器从单通道分成两通道，两通道分别产生0度和180度相位的纹波,且每一通道提供的电流输出为总电流的一半，整体电流维持不变。

所述的模拟数字转换器(adc)采用劈分（split)adc结构，所述的splitadc结构将单通道流水线模拟数字转换器(adc)分成两条完全相同通道的流水线adc，两条通道分别占据原来单通道一半的面积，需要压制的热噪声也是之前的一半，即单通道分成两通道后，整体adc的面积和功耗都维持不变。

所述的供电方法利用dc/dc转换器两通道分别为模拟数字转换器(adc)的两通道提供电源电压和基准电压，并使用主动消除噪声的原理抵消dc/dc转换器产生的纹波。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为dc/dc转换器的电路图。

图3为dc/dc转换器两通道的电路图。

图4为控制dc/dc转换器开关的时钟波形图。

图5为dc/dc转换器两通道产生的纹波示意图。

图6为本发明原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提出的使用一种使用dc/dc转换器直接给高速adc供电的方法，包含开关电容dc/dc转换器a和模拟数字转换器(adc)核b。开关电容dc/dc转换器直接给adc提供基准电压和电源电压，开关电容dc/dc转换器和adc核位于同一晶圆。dc/dc转换器从单通道分成两通道，模拟数字转换器(adc)为劈分（split）adc结构，将单通道流水线模拟数字转换器(adc)分成两条完全相同通道的流水线adc，dc/dc转换器两通道分别为模拟数字转换器(adc)的两通道提供电源电压和基准电压。

如图2所示，dc/dc转换器采用开关电容升压器（switch-capacitordoubler）结构，开关s1，s4由时钟信号phase1控制，开关s2，s3由时钟信号phase2控制。两时钟信号phase1，phase2如图4所示，相位相差180°。dc/dc转换器输入电压vin由芯片外提供。电容cfly和电容cout的大小由dc/dc转换器需要提供的负载电流大小决定。

如图3所示，现在将图2中的dc/dc转换器，分成两个通道ch1和ch2，输入电压vin为芯片外提供的输入；输出电压分别为vout1和vout2。开关s11，s41，s22，s32由时钟信号phase1控制，开关s21，s31，s12，s42由时钟信号phase2控制。dc/dc转换器通道ch1和通道ch2产生的输出电压vout1和vout2的纹波如图5所示。因为两条通道ch1和ch2采用180°相位差的时钟信号phase1和phase2，所以dc/dc转换器ch1处于充电状态时，ch2处于放电状态，即产生180°反相的纹波。

dc/dc转换器由两个通道ch1和ch2均分提供所需要的电流大小，所以并不会增加所需要的cfly电容。如图3所示，电容cfly_1和cfly_2大小相等，且等于单通道时电容cfly的一半。两个通道因为采用相反相位的时钟进行充放电，所以在不同的时间内使用电容cout，因此两个通道ch1和ch2可以共用一个电容cout，也不会增加电容cout的大小。所以dc/dc转换器的芯片面积将维持不变。

20.根据模拟数字转换器劈分（split)adc结构的特点，它的输出电压vout可以用以下公式表达：。

如图6所示，dc/dc转换器的通道ch1产生的输出电压vout1携带的纹波的幅值为+ripple，输出电压vout1同时为splitadc的通道cha提供电源电压输入和基准电压输入，对劈分模拟数字转换器（splitadc)的通道cha产生的干扰为；dc/dc转换器的通道ch2产生的输出电压vout2携带的纹波的幅值为-ripple，输出电压vout2同时为splitadc的通道chb提供电源电压输入和基准电压输入，对劈分模拟数字转换器（splitadc)的通道cha产生的干扰为；可得出劈分模拟数字转换器的输出电压vout为，纹波对adc的整体影响就得到抵消。

值得注意的是，dc/dc转换器的输出纹波进入到adc，产生干扰。可见和是乘积的关系，是因为其本质也类似纹波被adc进行了采样。