5，该随机数生成器5每个采样周期输出一个随机数，该流水级每个采样周期根据输出的随机数来控制多个选通器的选通和关闭。为了便于随机数与选通器对应，随机数的取值的个数与处于等待模式的子DAC的个数相同，随机数的多个取值与处于等待模式的子DAC—一对应，当随机数生成器5输出某个随机数时，流水级控制与该随机数对应的子DAC所配置的那个选通器选通，同时控制其他处于等待模式的子DAC所配置的选通器关闭。优选地，随机数生成器5采用动态随机匹配(DEM)算法生成随机数。
[0022]在一个实施例中，子ADC I为多个比较器和电阻串组成，子DAC2a、2b、2c均分别为电容阵列，放大器3为运算跨导放大器(OTA)。
[0023]可以理解的是，虽然本实施例中给出的子DAC的个数为3个，但其个数可以为任何多于一个的多个。
[0024]如此，本实用新型的流水线型模数转换器的每个流水级中包括多个子DAC，在每个流水级中形成了多个工作通道，每次可以随机地选择需要使用的工作通道，可以将由采样时间偏差等误差引起的杂散打散到噪地，从而提高模数转换器的无杂散动态范围(SFDR)。
[0025]此外，由于多个工作通道之间共享了子ADCI和放大器3，因此极大地降低了模数转换器的面积和功耗。
[0026]以下参照图3说明本实用新型的流水线型模数转换器的每个流水级的工作原理和时序。其中，ADC clock为模数转换器的主时钟，其频率等于模数转换器的采样频率。图中阴影部分表示该子DAC处于等待模式。图2中的子ADC始终是在ADC clock为高时进行采样，在ADC clock为低时进行比较，并输出结果至相应的子DAC通道和编码器4。
[0027]如图3所示，在采样周期Tl，假设子DAC〈0>2a处于DAC复位相和DAC采样相，子DACXl>2b处于放大器复位相和放大器建立相，子DAC〈2>2c处于等待模式。
[0028]在采样周期T2，子DAC〈0>2a进入放大器复位相和放大器建立相阶段，由于采样周期T2开始时其还处于工作模式，因此不能被选择在T2周期内执行采样任务;而子DAC〈l>2b由于已经执行完一个工作周期，所以其在采样周期T2开始的时候已经处于等待模式，可以被选通来执行采样任务;子DAC〈2>2c由于一直处于等待模式，因此其也可以被选通来执行采样任务。模数转换器会根据随机数生成器5产生的随机数来选择哪个子DAC来执行采样。在该实例中，模数转换器选择了子DAC〈l>2b来执行采样周期T2的采样任务，其进入DAC复位相和DAC采样相阶段;而子DAC〈2>2c则继续处于等待模式。
[0029]同理，在采样周期T3开始时，由于子DAC〈0>2a完成了一个工作周期，因此处于空闲模式，子DAC〈0>2a为可以被选通的状态;子DAC〈l>2b进入放大器复位相和放大器建立相阶段，即其还处于工作模式，因此不能在T3周期内被选通；同时，子DAC〈2>2c仍旧处于空闲模式，可以被选通。在该实例中，在采样周期T3内，子DAC〈2>2c被选通开始进入DAC复位相和DAC采样相阶段，而子DAC〈0>2a则处于等待模式。[°03°] 在米样周期T4开始时，由于子DAC〈0>2a—直处于空闲模式，其为可以被选通的状态;子DAC〈l>2b执行完一个工作周期，进入空闲模式，也为可以被选通的状态;子DAC〈2>2c开始进入放大器复位相和放大器建立相阶段，即其还处于工作模式，因此不能在T4周期内被选通。在该实例中，在采样周期T3内，子DAC〈0>2a被选通开始进入DAC复位相和DAC采样相阶段，而子DAC〈l>2b则处于等待模式。
[0031]依此类推，上述过程构成了模数转换器的一个流水级的完整的工作时序。
[0032]虽然图2和3所示的实施例中仅包括3个工作通道，即包括3个子DAC，但可以理解的是，可以加入更多的工作通道，即引入更多的冗余通道，以使得每个采样周期开始时有更多的工作通道以供选择。如此，对时域交织引起的杂散的抑制效果就更好，但相应地，工作通道越多，对面积和功耗的耗费就越大。
[0033]以上【具体实施方式】仅为本实用新型的示例性实施方式，不能用于限定本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种流水线型模数转换器，包括多个流水级，其特征在于， 至少一个所述流水级构造为:在子ADC和放大器之间串联连接有相互并联连接的多个子DAC，所述多个子DAC还分别配置有多个选通器， 各所述选通器配置为:当所述选通器选通时，与其对应的所述子DAC处于工作模式；当所述选通器关闭时，与其对应的所述子DAC处于等待模式。2.根据权利要求1所述的流水线型模数转换器，其特征在于，至少一个所述流水级还包括随机数生成器，至少一个所述流水级根据所述随机数生成器输出的随机数来控制所述多个选通器的选通和关闭，所述随机数生成器输出随机数的频率为每个所述的流水线型模数转换器的采样周期输出一个随机数。3.根据权利要求2所述的流水线型模数转换器，其特征在于，所述随机数的取值的个数与处于等待模式的所述子DAC的个数相同，所述随机数的取值与处于等待模式的所述子DAC一一对应，当所述随机数生成器输出某个随机数时，至少一个所述流水级控制与所述某个随机数对应的所述子DAC所配置的所述选通器选通，同时控制其他处于等待模式的所述子DAC所配置的所述选通器关闭。4.根据权利要求2所述的流水线型模数转换器，其特征在于，所述随机数生成器构造为米用DEM算法生成随机数。5.根据权利要求1所述的流水线型模数转换器，其特征在于，所述放大器为运算跨导放大器。
【专利摘要】本实用新型提供了一种流水线型模数转换器，包括多个流水级，其中，至少一个所述流水级构造为：在子ADC和放大器之间串联连接有相互并联连接的多个子DAC，所述多个子DAC还分别配置有多个选通器，各所述选通器配置为：当所述选通器选通时，与其对应的所述子DAC处于工作模式；当所述选通器关闭时，与其对应的所述子DAC处于等待模式。本实用新型的流水线型模数转换器，采用时域交织技术来提高模数转换器的采样速率，同时还保留了流水线型模数转换器的高精度的优点。
【IPC分类】H03M1/38
【公开号】CN205265662
【申请号】CN201520938071
【发明人】张辉, 李丹, 万磊, 丁学欣
【申请人】上海贝岭股份有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年11月20日