流水線型模數(shù)轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種流水線型模數(shù)轉換器，特別涉及一種基于時域交織技術的流水線型模數(shù)轉換器。
【背景技術】
[0002]模數(shù)轉換器(ADC)用于將模擬信號轉為數(shù)字信號，廣泛用于各種數(shù)據(jù)采集以及通信系統(tǒng)中，而ADC的采樣速率直接決定了所能處理的信號帶寬。隨著數(shù)據(jù)帶寬的不斷增加，對ADC的采樣速率的要求也日益提高。
[0003]現(xiàn)有的ADC有多種架構，如流水線(pipelined)型ADC、逐次逼近(SAR)型ADC、快閃(flash)型ADC、時域交織(interleaved)型ADC等。在這些架構中，流水線型ADC能同時實現(xiàn)比較高的精度和速度，因而得到廣泛應用。
[0004]而時域交織架構是利用多個低采樣速率的ADC來構成一個高采樣速率的ADC，其對提高ADC的采樣速率效果明顯。比如，將N個采樣率為fs的低速ADC進行時域交織后，可以達至IjNXfs的采樣率。然而該架構有兩個顯著的問題:首先，其包含了多個(比如N個)子通道，所以功耗和面積是每個子通道的N倍;其次，這N個子通道間的增益誤差(gain error)、失調(diào)電壓(offset voltage)、采樣時間偏差(timming skew)等因素會在輸出頻譜中引入很多的雜散(spur)，極大地限制了 ADC的精度，而這些所有的誤差源中，又屬采樣時間偏差最難處理(因其跟輸入信號的幅度、頻率以及制造工藝和溫度強烈相關)。
[0005]因此，在利用時域交織架構來提高ADC的采樣速率的同時，需要降低各種誤差，以保證采樣精度。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為此，本實用新型提供了一種流水線型模數(shù)轉換器，包括多個流水級，其中，至少一個所述流水級構造為:在子ADC和放大器之間串聯(lián)連接有相互并聯(lián)連接的多個子DAC，所述多個子DAC還分別配置有多個選通器，各所述選通器配置為:當所述選通器選通時，與其對應的所述子DAC處于工作模式；當所述選通器關閉時，與其對應的所述子DAC處于等待模式。
[0007]進一步地，至少一個所述流水級還包括隨機數(shù)生成器，至少一個所述流水級根據(jù)所述隨機數(shù)生成器輸出的隨機數(shù)來控制所述多個選通器的選通和關閉，所述隨機數(shù)生成器輸出隨機數(shù)的頻率為每個所述的流水線型模數(shù)轉換器的采樣周期輸出一個隨機數(shù)。所述隨機數(shù)的取值的個數(shù)與處于等待模式的所述子DAC的個數(shù)相同，所述隨機數(shù)的取值與處于等待模式的所述子DAC—一對應，當所述隨機數(shù)生成器輸出某個隨機數(shù)時，至少一個所述流水級控制與所述某個隨機數(shù)對應的所述子DAC所配置的所述選通器選通，同時控制其他處于等待模式的所述子DAC所配置的所述選通器關閉。
[0008]優(yōu)選地，所述隨機數(shù)生成器構造為采用DEM算法生成隨機數(shù)，所述放大器為運算跨導放大器。
[0009]本實用新型的流水線型模數(shù)轉換器，采用時域交織技術來提高模數(shù)轉換器的采樣速率，同時還保留了流水線型模數(shù)轉換器的高精度的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0010]圖1為現(xiàn)有的流水線型模數(shù)轉換器的結構示意圖；
[0011]圖2為本實用新型的流水線型模數(shù)轉換器的一個流水級的一個實施例的結構示意圖；
[0012]圖3為圖2的工作時序的一個實例的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的流水線型模數(shù)轉換器作進一步的詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。
[0014]如圖1所示，為現(xiàn)有的流水線型模數(shù)轉換器的結構示意圖。其包括輸入緩沖器40、多個級聯(lián)的流水級(例如，第一流水級10、第二流水級20等)、以及最后一級的FLASH ADC30，各個流水級的輸出信號VADC輸出到數(shù)字校正模塊50，最終拼接形成該模數(shù)轉換器的數(shù)字信號Vout輸出。各個流水級的位數(shù)可以根據(jù)精度要求進行取值，例如，包含6個流水級的流水線型模數(shù)轉換器，其第一流水級10可以為4比特，第二流水級20到第六流水級(圖中未示出)以及FLASH ADC 30均為3比特，最終輸出的數(shù)字信號Vout為16比特。
[0015]本實用新型的流水線型模數(shù)轉換器，其關鍵特征在于，對至少一個流水級的結構做出了改進。圖2所示為本實用新型改進后的一個流水級的一個實施例的結構示意圖。可以理解的是，本實用新型的流水線型模數(shù)轉換器可以有部分流水級采用此結構，也可以全部流水級均采用此結構。優(yōu)選地，本實用新型的流水線型模數(shù)轉換器的各個流水級均采用該結構。
[0016]如圖2所示，為本實用新型的流水線型模數(shù)轉換器的至少一個流水級的結構示意圖。在子ADC I和放大器3之間串聯(lián)連接有相互并聯(lián)連接的多個子DAC，圖2所示為3個，即子DAC 2a、2b、2c。各個子DAC 2a、2b、2c分別接收子ADC I輸出的信號，并將各自的輸出分別送入放大器3，經(jīng)放大器3放大后的信號Vo輸出到下一個流水級。子ADC I的輸出信號還送入編碼器4，編碼后的信號VADC輸出到數(shù)字校正模塊50。
[0017]多個子DAC 2a、2b、2c還分別配置有多個選通器，如2所示為多個選通開關swl、sw2、sw3 ο各選通器配置為:當選通器選通(即選通開關swl、sw2、sw3閉合)時，與其對應的子DAC 2a、2b、2c處于工作模式；當選通器關閉(即選通開關swl、sw2、sw3斷開)時，與其對應的子DAC 2a、2b、2c處于等待模式(idle mode)。
[0018]各子DAC 2a、2b、2c處于工作模式時，在一個工作周期內(nèi)，均依次經(jīng)過以下四個工作相位:DAC復位相(DAC reset phase)、DAC采樣相(sampling phase)、放大器復位相(OTAreset phase)、和放大器建立相(OTA settling phase)。其中，DAC復位相和DAC采樣相的持續(xù)時間的總和、以及放大器復位相和放大器建立相的持續(xù)時間的總和，均為流水線型模數(shù)轉換器的一個采樣周期，即每個子DAC的工作模式持續(xù)兩個采樣周期。
[0019]其中，DAC復位相用以清除上一個相位子DAC電容陣列上的殘留電荷，以減少采樣過程中的失真(distort1n);處于DAC采樣相時，子DAC的電容跟隨輸入信號，并在采樣結束瞬間“凍結”輸入電壓;放大器復位相用以清楚OTA和反饋電容CFB上所殘留的上一個相位的電荷，以減少失真;處于放大器建立相(OTA settling phase)時，子DAC陣列根據(jù)子ADC的輸出結果向反饋電容CFB上傳輸相應的電荷，通過OTA建立輸出。
[0020]對每一個子DAC而言，一旦其離開等待模式進入工作模式，必須要順序經(jīng)過上述四個工作相位，這四個工作相位構成了一個完整的工作周期。
[0021]進一步地，該流水級還包括隨機數(shù)生成器