一种模数转换器参考电压的驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及半导体集成电路技术领域，特别设及一种模数转换器参考电压的 驱动电路。
【背景技术】
[0002] 在过去的几十年中，集成电路技术得到了迅猛的发展。特别是W通讯为首的电子 系统，向着高速率、高性能、高集成度、低成本的方向不断向前发展。运就对系统中的各个模 块提出了更高的要求。如模数转换器。系统要求提高模数转换器的采样速率、量化精度等 要求的同时，也希望提高模数转换器的转换效率，降低其功耗。
[0003] 在传统的高采样率模数转换器中，常常使用内部参考电压驱动电路来提高参考电 压的驱动精度。随着采样速率的提高，参考电压电路的电压可用的恢复时间变短。参考电 压电路只能消耗更多的电流来提高输出电压的建立速度，保证模数转换器的精度。 【实用新型内容】
[0004] 为解决上述现有的缺点，本实用新型的主要目的在于提供一种模数转换器参考电 压的驱动电路，通过提高参考电压驱动电路输出电压信号的相对建立精度，在同样的功耗 下，实现速度更快、精度更高的建立。 阳〇化]为达成W上所述的目的，本实用新型的一种模数转换器参考电压的驱动电路采取 如下技术方案：
[0006] 一种模数转换器参考电压的驱动电路，其特征在于：包含两个参考电压驱动模块 和两个开关电容网络；所述两个开关电容网络与所述两个参考电压驱动模块相应连接。
[0007] 所述参考电压驱动模块包括Vt驱动电路Vt化iver和Vb驱动电路Vb化iver;所 述Vt驱动电路和Vb驱动电路的输出具有低阻抗特征；所述驱动电路的输入输出电压增益 约为1。 阳00引所述开关电容网络，包括Vt开关电容网络和Vb开关电容网络；所述的Vt开关电 容网络包含开关Stu开关St2、开关St3、开关St4,电容Ctp、电容Ctn、电容Ct、电容Ctx; 所述的Vb开关电容网络包含开关訊1、开关訊2、开关訊3、开关訊4,电容Cbp、电容Cbn、电 容Cb、电容Cbx,所述的Vt开关电容网络连接到Vt驱动电路的输出端；所述的Vb开关电容 网络连接到Vb驱动电路的输出端。
[0009] 所述开关电容Ctp、电容Ctn、电容Ct,其负极板通过开关Stu开关St2、开关StS 连接到Vt驱动电路的输出端，电容Ctp的正极板连接到Vopa,P，电容Ctn的正极板连接到Vopa,n，电容Ct的正极板连接到地，电容Ctx的负极板通过开关St4连接到输入共模电平 Vicm,电容Ctx的正极板连接到地；电容C化和电容Ctn的总容值为N*CsO,其中N*CsO是 采样电路的采样电容总容值，被平均划分为N个容值相等的小电容CsO;电容Ctp的容值由 ADC在采样相位的输入电压值决定；假设参考电压化ef=Vt-Vb，ADC的正端输入为Vip= Vi+Vicm，ADC的负端输入为Vin= -Vi+Vicm，其中Vi的取值范围在+化ef/2之间，Vicm 为ADC的共模输入电平；电容Ctp的容值可W表示为M*CsO>ViAref*N*CsO+N*CsO/2， 即M的取值范围为O~N;所述的电容Ctn的容值为（N-M)*CsO;所述的电容Ct的容值为 N-2*M|*CsO;所述的电容Ctx的容值为（N-|N-2*M|)*CsO。
[0010] 所述开关电容Cbp、电容Cbn、电容Cb，其负极板通过开关訊1、开关訊2、开关訊3 连接到Vb驱动电路的输出端，电容Cbp的正极板连接到Vopa,P，电容Cbn的正极板连接到 Vopa,n，电容Cb的正极板连接到地，电容Cbx的负极板通过开关訊4连接到输入共模电平 Vicm,电容Cbx的正极板连接到地；电容Cbp和电容Cbn的总容值为N*CsO,其中N*CsO是 采样电路的采样电容的总容值；Cbp的容值由ADC的负端输入Vin= -Vi+Vicm决定；电容 Cbp的容值可W表示为（N-M)*CsO;所述电容Cbn的容值为M*CsO;所述电容Cb的容值为 N-2*MI*CsO;所述电容Cbx的容值为（N-1N-2*MI) *CsO。
[0011] 在开关电容网络和Vt驱动电路、Vb驱动电路相连接的时候，补偿ADC不同输入信 号电压幅值下开关网络需要的电荷量，减小Vt驱动电路、Vb驱动电路的输出电荷量的差 异。
[0012] 采用如上技术方案的实用新型，具有如下有益效果：
[0013] 本实用新型通过提高参考电压驱动电路输出电压信号的相对建立精度，在同样的 功耗下，实现速度更快、精度更高的建立。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型高速ADC的低功耗高精度片内参考电压驱动方案。
[001引图2为本实用新型应用在MDAC时，参考电压驱动器和采样电容、附加电容的连接 方式。
[0016] 图3(a)为参考电压驱动器驱动高电平参考电压时，传统电路和本实用新型电路 输出电荷量的比较图。
[0017] 图3(b)为参考电压驱动器驱动低电平参考电压时，传统电路和本实用新型电路 输出电荷量的比较图。
【具体实施方式】
[0018] 为了进一步说明实用新型，下面结合附图进一步进行说明：
[0019] 如图1所示，本实用新型的一种模数转换器参考电压的驱动电路，电路模块包含 两个参考电压驱动模块和开关电容网络。电压驱动模块分别是电压驱动模块Vt化iver、电 压驱动模块Vb化化er，分别用于驱动参考电压高电位和低电位。该驱动器的电压增益为1。 开关电容网路包括Vt开关电容网络和Vb开关电容网络。Vt开关电容网络由开关StU开 关St2、开关St3、开关St4,电容Ctp、电容Ctn、电容Ct、电容Ctx组成。Vb开关电容网络由 开关訊1、开关訊2、开关訊3、开关訊4,电容Cbp、电容Cbn、电容Cb、电容Cbx组成。其中 电容Ctp、电容Ctn、电容Cbp、电容Cbn都是传统MDAC电路中固有的电容。而电容Ct、电容 Ctx、电容Cb、电容Cbx是本实用新型增加的电容。
[0020] 假设采样电容由N个电容值为CsO的电容组成，总电容值记为Cs,其大小为 N*CsO。电容ap和电容Cbp、电容Ctn和电容Cbn、电容Ct和电容Ctx、电容Cb、电容Cbx, 运四组电容中的每一组都共有N个电容值为CsO的电容。
[0021] 假设模数转换器的参考电压的高低电平分别是Vt、Vb，其表达式为
[0024]其中，Vicm是高低参考电压的中间电压值。在采样时刻点，模数转换器的差分输 入被记为正端输入Vip和负端输入Vin,可W表示为
[0027]其中，Vi是模数转换器单端输入的交流信号。比较器根据差分输入的电压值，得 到量化结果M。该量化结果表示，在余量放大相位，有M个在输入正端的采样电容连接到参 考电压的高电位，即C化的容值等于M*CsO;有N-M个在输入正端的采样电容连接到参考电 压的低电位，即Cbp的容值等于（N-M)*CsO。相应地，有N-M个在输入负端的采样电容连接 到参考电压的高电位，即Cbn的容值等于M*CsO;有M个在输入负端的采样电容连接到参考 电压的低电位，即Ctn的容值等于（N-M)*CsO。量化结果M和输入电压的关系可W表示为
[0029]M的取值范围是0~N。
[0030] 为了补偿不同输入电压条件下，参考电压驱动电路对电容网络的充放电电荷量， 本实用新型增加变量，Mp。Mp是电容Ct、电容Cb在余量放大相位通过开关St3、Sb3连接到 参考电压高电位的电容CsO个数。Mp由下列表达式决定
[0031]Mp=IN-2*M
[0032] Mp和模数转换器的输入信号关系为
[0034] 同样地，有N-Mp个电容CsO通过开关St4、开关訊4连接到参考电压低电位。
[0035] 图2是在输入跟随相化图1中的电容的连接方式。电容Ctp、电容Cbp的正极板 通过开关S9连接到运算放大器的输入共模电平Vopa,cm;电容Ctp、电容Cbp的负极板通过 开关S5连接到模数转换器的正端输入Vip。电容Ctn、电容Cbn的正极板通过开关SlO连 接到运算放大器的输入共模电平Vopa,cm;电容Ctn、电容Cbn的负极板通过开关S5连接到 模数转换器的负端输入Vin。电容Ct、电容Ctx