专利名称：一种超高速快闪型模数转换器前端的采样保持电路的制作方法
技术领域：
本发明属于模拟集成电路设计技术领域，具体涉及超高速快闪型模数转换器前端 的采样保持电路。
背景技术：
模数转换器是混合信号系统中的重要组成部分，有多种结构类型，其中快闪型模 数转换器是所有模数转换器中速度最快的，广泛应用了数字示波器、磁盘读写、超宽带、雷 达等领域。传统的快闪型模数转换器前端需要一个精确的采样保持电路，该采样保持电路不 可避免地引入了噪声和各种误差，精度会有所限制。而且对于超高速的输入信号(GHz以 上)，达到速度的要求变得非常困难。同时由于要驱动后级的大负载电容，需要加入源极跟 随器，在深亚微米集成电路中，传统的源极跟随器会有6dB的幅度衰减，需要后级增加放大 电路对其进行补偿。当信号频率非常高时，补偿电路会带来巨大的额外功耗。快闪型模数 转换器的采样保持电路后级一般连接比较器，比较器会有很大的“回踢噪声”，这对于采样 保持电路的线性度会带来很大的恶化。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种超高速快闪型模数转换器前端采样保持电路，以 降低电路的功耗，提高模数转换器的精度。本发明提供的超高速快闪型模数转换器前端采样保持电路，包括开关电容单元、 自偏置的源极跟随器单元、源极跟随器的N阱复制偏置单元和噪声消除耦合电容。其中，开 关电容单元对输入的超高速信号进行采样保持，为了能够驱动后级大负载电容电路，加入 自偏置的源极跟随器，用于补偿信号幅度的衰减。源极跟随器的N阱采用复制偏置单元，保 证采样信号的线性度。同时还加入两个噪声消除电容，用于缓解后级电路的噪声对信号的 干扰。上述方案中，该电路采用了自偏置源极跟随器单元。传统的源极跟随器在深亚微 米集成电路中一般都有6dB的信号衰减，必须用后级电路补偿它的衰减，对于超高速输入 信号补偿电路会带来很大的额外功耗。采用自偏置源极跟随器单元不会有输入信号的幅度 衰减。而且也不需要为自偏置源极跟随器单元提供额外的偏置电路，节省了硬件开销。上述方案中，该电路采用了源极跟随器的N阱复制偏置单元。采用源极跟随器的 N阱复制偏置单元相对于传统的N阱接源端的连接会带来线性度的提高。而且采用源极跟 随器的N阱复制偏置单元不会对输出带来额外的非线性阱电容。上述方案中，该电路采用了噪声消除电容，该电容能够缓解后级电路(比较器)的 “回踢噪声”的影响。从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果
1、利用本发明，采用自偏置的源极跟随器单元，同时将源极跟随器的N阱进行复制单元偏置，最后在输出端加入噪声消除电容。大大降低了电路的功耗，同时提高了电路的线性度。2、利用本发明，对于超高速的输入信号不需要加入额外的增益级电路来补偿传统 源极跟随器的幅度衰减，大大减少了模数转换器的功耗。同时减少了额外的偏置电路对负 载管的偏置，节约了硬件开销。3、利用本发明，源极跟随器的N阱不在和源端相连接，而是由另一路复制单元来 偏置，排除了输出非线性阱电容的负载效应，同时还提高了模数转换器的精度。4、利用本发明，在输出端加入了交错的噪声消除耦合电容。快闪型模数转换器的 后级电路一般连接高速动态比较器，高速动态比较器的“回踢噪声”很大，对采样保持电路 的线性度会带来很大的影响，加入交错的噪声消除耦合电容能够很大程度地缓解这一效 应。
图1为本发明提供的超高速快闪型模数转换器前端采样保持电路的结构示意图。图2为本发明电路在输入信号为4. 1-4. 8G的仿真结果。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进一步详细说明。如图(1)所示，超高速快闪型模数转换器的采样保持电路包括开关 电容单元、自偏置的源极跟随器单元、源极跟随器的N阱复制偏置单元和噪声 消除电容。其中，开关电容单元(由4个MOS管Mil、M12、M21、M22，2个电容
、<^2连接构成)对输入的超高速信号进行采样保持，为了能够驱动后级大负载电容电 路，加入了自偏置的源极跟随器单元，补偿了信号幅度的衰减，同时简化负载管的偏置。源 极跟随器的N阱采用了复制偏置单元，保证了采样信号的线性度，排除了非线性阱电容负 载效应。同时还加入了两个交错的噪声消除耦合电容，用于缓解后级电路的噪声对信号的 干扰。如图(1)所示，由4个MOS管M13、M14、M23、M24连接构成自偏置源极跟随器单元。 传统的源极跟随器在深亚微米集成电路中一般都有6dB的信号衰减，必须用后级电路补偿 它的衰减，对于超高速输入信号补偿电路会带来很大的额外功耗。采用自偏置源极跟随器 单元不会有输入信号的幅度衰减。而且也不需要为自偏置源极跟随器单元提供额外的偏置 电路，节省了硬件开销。如图(1)所示，由4个MOS管M15、M16、M25、M26连接组成复制偏置单元，它对主源 极跟随器的N阱进行了复制单元偏置。采用源极跟随器的N阱复制偏置单元相对于传统的 N阱接源端的连接会带来线性度的提高。而且采用源极跟随器的N阱复制偏置单元不会对 输出带来额外的非线性阱电容负载效应。如图1所示，由电容CU、Cf2交错连接组成噪声消除耦合电容单元。快闪型模数 转换器的后级电路一般连接高速动态比较器，高速动态比较器的“回踢噪声”很大，对采样 保持电路的线性度会带来很大的影响，加入交错的噪声消除耦合电容能够很大程度地缓解这一效应。 如图2所示，当输入信号在4. 1-4. 8G变化时，超高速快闪型模数转换器的采样保持电路的有效位数都保持在8位以上。
权利要求
一种超高速快闪型模数转换器前端的采样保持电路，其特征在于，该电路包括开关电容单元(1)、自偏置的源极跟随器单元(2)、源极跟随器的N阱复制偏置单元(3)和噪声消除耦合电容单元(4)；其中，开关电容单元(1)对输入的超高速信号进行采样保持，并加入自偏置的源极跟随器单元(2)，补偿信号幅度的衰减；源极跟随器的N阱采用复制偏置单元(3)连接的方式，保证采样信号的线性度；同时还加入两个交错的噪声消除耦合电容(4)，用于缓解后级电路的噪声对信号的干扰。
2.根据权利要求1所述的超高速快闪型模数转换器前端的采样保持电路， 其特征在于所述开关电容单元(1)由4个肌3管机1、1112、1121、1122，2个电容Gf^Cs2连接组成。
3.根据权利要求1所述的超高速快闪型模数转换器前端的采样保持电路，其特征在于 所述源极跟随器单元(2)由4个MOS管M13、M14、M23、M24连接构成。
4.根据权利要求1所述的超高速快闪型模数转换器的采样保持电路，其特征在于所述 复制偏置单元(3)由4个MOS管M15、M16、M25、M26连接组成。
5.根据权利要求1所述的超高速快闪型模数转换器前端的采样保持电路，其特征在于 所述耦合电容单元(4)由2个电容ChJX2交错连接组成。
全文摘要
本发明属于模拟集成电路设计技术领域，具体为一种超高速快闪型模数转换器前端的采样保持电路。该电路包括开关电容单元、自偏置的源极跟随器单元、源极跟随器的N阱复制偏置的连接方式单元和交错的噪声消除耦合电容。其中，开关电容单元对输入的超高速信号进行采样保持，为了能够驱动后级大负载电容电路，加入了自偏置的源极跟随器，补偿信号幅度的衰减。源极跟随器的N阱采用了复制偏置的连接方式，保证采样信号的线性度。同时还加入交错的噪声消除耦合电容，用于缓解后级电路的噪声对信号的干扰。利用本发明，可以用较低的功耗实现对超高速信号的采样保持，而且能保证其线性度。
文档编号H03M1/54GK101977059SQ201010555398
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者洪志良, 王申杰, 赵裔 申请人:复旦大学