基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的校正電路及校正方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的校正電路及校正方法。本發(fā)明提供的校正電路連接于基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩級(jí)電路之間，所述校正電路包括一差分1/f誤差放大器、兩個(gè)校正用電容、兩個(gè)傳輸門電路；每一傳輸門電路包含一N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和一P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，兩者溝道平行排布。校正電路將前一級(jí)電路的誤差放大并存儲(chǔ)在校正用電容上，然后將該誤差隨著后一級(jí)電路的建立過(guò)程補(bǔ)償?shù)狡漭敵?。本發(fā)明提供的校正方法，能夠有效提高電路的轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)為子ADC提供比傳統(tǒng)方案更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，因此可以減小對(duì)子ADC電路的速度要求。
【專利說(shuō)明】基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的校正電路及校正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器校正電路及校正方法。

【背景技術(shù)】
[0002]基于過(guò)零比較是近幾年實(shí)現(xiàn)流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一種熱門方案，其相鄰兩級(jí)差分電路如圖1所示。與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電容增益級(jí)相似，基于過(guò)零比較的差分開(kāi)關(guān)電容增益級(jí)以單端電路兩倍的開(kāi)銷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)差分信號(hào)的處理。上下兩部分對(duì)稱的電路結(jié)構(gòu)形成正負(fù)兩個(gè)通道，分別處理差分輸入信號(hào)的正輸入和負(fù)輸入，并得出最終的差分輸出結(jié)果。圖1主要包括第N級(jí)電路101的采樣電容(:1±和(:2±103~106，第N+1級(jí)電路102的采樣電容C3i和C4±107~110，第N級(jí)電路101的采樣開(kāi)關(guān)M1Ill,第N+1級(jí)電路102的采樣開(kāi)關(guān)M4112，第N級(jí)電路101的正通道預(yù)置晶體管M2113，第N級(jí)電路101的負(fù)通道預(yù)置晶體管M3114，上下匹配的電流源11±、12±115?118和I3土、14±119?122，以及中間的差分過(guò)零比較器100。電路通過(guò)電流源對(duì)輸出節(jié)點(diǎn)充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓掃過(guò)整個(gè)輸出范圍，差分過(guò)零比較器100實(shí)現(xiàn)檢測(cè)“虛短”狀態(tài)的功能。
[0003]上述電路的工作過(guò)程如下。當(dāng)處于高電位時(shí)，第N級(jí)電路101處于采樣階段，開(kāi)關(guān)Φ1閉合，開(kāi)關(guān)Φ 2斷開(kāi)，差分輸入被采樣到第N級(jí)電路101中的采樣電容Cli和C2±103~106上。當(dāng)Φ2處于高電位時(shí)，第N級(jí)電路101進(jìn)入電荷轉(zhuǎn)移階段，第N+1級(jí)電路102進(jìn)入采樣階段，第Ν+1級(jí)電路102中的采樣電容(:3±和C4±107~110作為第N級(jí)電路101的負(fù)載電容，采樣第N級(jí)電路101的輸出V。+。在第N級(jí)電路101進(jìn)入電荷轉(zhuǎn)移階段的開(kāi)始，會(huì)有一小段預(yù)置階段Φ 21。在預(yù)置階段中，第N+1級(jí)電路102的采樣電容C3i和C 4± 107-110的內(nèi)側(cè)節(jié)點(diǎn)會(huì)被連接至共模電平，第N級(jí)電路的正輸出節(jié)點(diǎn)會(huì)被正通道預(yù)置晶體管M2113放電到系統(tǒng)最低電位，第N級(jí)電路的負(fù)輸出節(jié)點(diǎn)會(huì)被負(fù)通道預(yù)置晶體管％114充電到電源電壓，由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)第N+1級(jí)電路102的采樣電容107~110的初始化。預(yù)置階段結(jié)束后，Φ2Ι跳變到低電位，相應(yīng)晶體管113、114均關(guān)斷。由pMOS管構(gòu)成的電流源13±119、121將對(duì)第N級(jí)電路的正輸出節(jié)點(diǎn)充電，由nMOS管構(gòu)成的電流源14± 120、122將對(duì)第N級(jí)電路的負(fù)輸出節(jié)點(diǎn)放電。在理想情況下，上下電流源匹配且充放電電流恒定，輸出節(jié)點(diǎn)到地的等效電容也固定，因此正輸出節(jié)點(diǎn)電壓將以恒定速率上升，負(fù)輸出節(jié)點(diǎn)電壓將以恒定速率下降。由仏112作為差分信號(hào)的采樣開(kāi)關(guān)。注意到在電流充放電這一過(guò)程中，M4112將保持導(dǎo)通，以連接上下采樣電容107~110，承載充放電電流。上下兩部分電路中的電容CjP C2103和105、104和106各自組成電容分壓器，過(guò)零比較器100兩個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)的電壓Vx+和V x_將分別隨其輸出節(jié)點(diǎn)電壓V。+和V。_變化。直到過(guò)零比較器100輸入節(jié)點(diǎn)達(dá)到“虛短”狀態(tài)，即V X+=VX_，過(guò)零比較器100的輸出發(fā)生跳轉(zhuǎn)，M4112關(guān)斷，上下采樣電容107~110間的通路斷開(kāi)，采樣電容(:3±和C4±107~110上的電荷量就固定不變了。這一時(shí)刻確定了第N+1級(jí)電路102采樣過(guò)程的結(jié)束。當(dāng)回到低電位后，電路的一個(gè)工作周期就結(jié)束了。
[0004]根據(jù)上述電路的工作過(guò)程可知，當(dāng)過(guò)零比較器100不能準(zhǔn)確地在過(guò)零時(shí)刻發(fā)生跳轉(zhuǎn)時(shí)，電路就會(huì)存在轉(zhuǎn)換誤差。這一誤差與傳統(tǒng)流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器中一級(jí)電路的轉(zhuǎn)換誤差相似。用Λ V。表示輸出的轉(zhuǎn)換誤差，用Λ V5^示過(guò)零比較器輸入求和節(jié)點(diǎn)X ±的剩余誤差，則它們存在以下關(guān)系A(chǔ)Vx =AV0X f，其中f為該級(jí)流水線電路的反饋系數(shù)。對(duì)于一級(jí)特定的流水線電路，其反饋系數(shù)基本為常數(shù)，因此可以利用一級(jí)電路求和節(jié)點(diǎn)的剩余誤差對(duì)該級(jí)電路的轉(zhuǎn)換誤差進(jìn)行補(bǔ)償。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的校正電路及方法，其可以根據(jù)一級(jí)電路求和節(jié)點(diǎn)的剩余誤差實(shí)現(xiàn)對(duì)該級(jí)電路轉(zhuǎn)換誤差的補(bǔ)償，從而有效提尚電路的轉(zhuǎn)換精度。
[0006]本發(fā)明提供的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的校正電路，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。所述校正電路200連接于基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩級(jí)電路211、212之間，校正電路200包括一差分Ι/f誤差放大器220、一第一校正用電容201、一第二校正用電容202、一第一傳輸門電路203、一第二傳輸門電路204 ;其中:
差分Ι/f誤差放大器220具有一正輸入端、一負(fù)輸入端、一正輸出端和一負(fù)輸出端；
第一校正用電容201具有一上極板端和一下極板端；第二校正用電容202具有一上極板端和一下極板端；
每一傳輸門電路203、204包含一 N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和一 P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，兩者溝道平行排布，兩者的漏極端相互連接構(gòu)成傳輸門電路的漏極端，源極端相互連接構(gòu)成傳輸門電路的源極端，N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極端構(gòu)成傳輸門電路的N柵極端，P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極端構(gòu)成傳輸門電路的P柵極端。
[0007]本發(fā)明中，所述差分Ι/f誤差放大器220的正輸入端連接至基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的前級(jí)電路211的正求和節(jié)點(diǎn)207，負(fù)輸入端連接至基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的前級(jí)電路211的負(fù)求和節(jié)點(diǎn)208 ;差分Ι/f誤差放大器220負(fù)輸出端連接至第一校正用電容201的下極板端，形成一第一耦合節(jié)點(diǎn)205 ;正輸出端連接至第二校正用電容202的下極板端，形成一第二耦合節(jié)點(diǎn)206 ;上述連接方式用以將流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器前級(jí)電路的轉(zhuǎn)換誤差存儲(chǔ)于第一校正用電容201和第二校正用電容202之上。
[0008]本發(fā)明中，第一校正用電容201下極板端連接至差分Ι/f放大器220負(fù)輸出端，即第一耦合節(jié)點(diǎn)205 ;第一校正用電容201上極板端連接至基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后級(jí)電路212的正求和節(jié)點(diǎn)209 ;第二校正用電容202下極板端連接至差分Ι/f放大器220正輸出端，即第二耦合節(jié)點(diǎn)206 ;第二校正用電容202上極板端連接至基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后級(jí)電路212的負(fù)求和節(jié)點(diǎn)210 ;上述連接方式用以接收流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器前級(jí)電路211的轉(zhuǎn)換誤差，再將前級(jí)電路211的轉(zhuǎn)換誤差補(bǔ)償至后級(jí)電路212中。
[0009]本發(fā)明中，第一傳輸門203漏極端連接至第一校正用電容201下極板端，即第一耦合節(jié)點(diǎn)205 ;第一傳輸門203源極端連接至共模電平；第二傳輸門204漏極端連接至第二校正用電容202下極板端，即第二耦合節(jié)點(diǎn)206 ;第二傳輸門204源極端連接至共模電平；第一傳輸門的N柵極端和第二傳輸門的N柵極端相連，形成一 N使能端，用以接收一使能信號(hào)；第一傳輸門的P柵極端和第二傳輸門的P柵極端相連，形成一 P使能端，用以接收一使能信號(hào)。
[0010]本發(fā)明中，第一校正用電容201和第二校正用電容202容值相等，并列對(duì)稱排布。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步提供采用上述校正電路200對(duì)基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行校正的方法，具體步驟如下:
首先，在第一時(shí)鐘相位—部分時(shí)間內(nèi)，第N級(jí)電路211進(jìn)行建立，第N+1級(jí)電路212采樣第N級(jí)電路211的建立結(jié)果，第Ν+1級(jí)電路212的求和節(jié)點(diǎn)207、208通過(guò)開(kāi)關(guān)連接至共模電平，使能信號(hào)使跨接在校正用電容201、202下極板205、206和共模電平之間的兩個(gè)傳輸門203、204也均導(dǎo)通，校正用電容201、202獲得初始化。第N級(jí)電路211建立完成后，在第N級(jí)電路211的正負(fù)求和節(jié)點(diǎn)207、208之間將存在剩余誤差，此誤差等于第N級(jí)電路211的轉(zhuǎn)化誤差Δ與第N級(jí)電路211反饋系數(shù)&的乘積。在Φ I的剩余時(shí)間內(nèi)，第Ν+1級(jí)電路212求和節(jié)點(diǎn)209、210與共模電平之間的開(kāi)關(guān)繼續(xù)保持導(dǎo)通，兩個(gè)校正用電容201、202的上極板繼續(xù)隨第Ν+1級(jí)電路的求和節(jié)點(diǎn)209、210連接至共模電平，跨接在校正用電容201、202下極板205、206和共模電平之間的兩個(gè)傳輸門203、204均關(guān)斷，差分Ι/f誤差放大器220將其輸入端207、208的剩余誤差放大一個(gè)固定的增益As，存儲(chǔ)在兩個(gè)校正用電容201、202上。值得注意的是，在這一時(shí)間段可以同時(shí)進(jìn)行第N+1級(jí)電路212子ADC的轉(zhuǎn)換過(guò)程。由于此舉可以為子ADC提供比公知方案更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，因此可以減小對(duì)子ADC電路的速度要求。當(dāng)處于另一個(gè)時(shí)鐘相位巾2時(shí)，兩個(gè)校正用電容201、202的下極板205、206通過(guò)兩個(gè)傳輸門203、204連接至共模電平，其上存儲(chǔ)的第N級(jí)電路211的轉(zhuǎn)換誤差就隨著第N+1級(jí)電路212的建立過(guò)程補(bǔ)償?shù)搅说贜+1級(jí)電路212的建立結(jié)果中去了。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的準(zhǔn)確補(bǔ)償，需要滿足以下關(guān)系:As/fN= (C1；N+1+ C2，N+1)/CaN，其中As為差分Ι/f誤差放大器220的增益，fN為第N級(jí)電路211的反饋系數(shù)、C αΝ為兩個(gè)校正用電容201、202的容值，(^+1和(:2』+1為第Ν+1級(jí)電路212的兩組采樣電容的容值。
[0013]由以上敘述可知，在每一特定的基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，在任意前后相連的兩級(jí)電路之間均可使用上述校正電路，每一個(gè)校正電路會(huì)將與其相連的前一級(jí)電路的轉(zhuǎn)換誤差補(bǔ)償?shù)胶笠患?jí)電路中去。同時(shí)值得說(shuō)明的是，由于轉(zhuǎn)換誤差的相似性，本發(fā)明提供的校正方法并不僅限于對(duì)基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器有效，其對(duì)傳統(tǒng)流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器同樣有效。
[0014]本發(fā)明所述校正方法，可以適用于包括基于過(guò)零比較的方案在內(nèi)的各種類型的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器，能夠有效提高電路轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)給子ADC提供比傳統(tǒng)方案更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，從而可降低其電路實(shí)現(xiàn)難度。
[0015]前述內(nèi)容大致敘述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，下文特舉出實(shí)施例，用以更加明晰地說(shuō)明本發(fā)明的思想。任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)可了解的是，可根據(jù)本發(fā)明所揭示的觀念及特定實(shí)施例修改或設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明相同目的的架構(gòu)，此一同等架構(gòu)并不超出本發(fā)明后附的權(quán)利要求所定義的精神和范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩級(jí)電路結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2為本發(fā)明提供的校正電路在基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的示意圖。
[0018]圖3為包含本發(fā)明提供的校正電路的基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時(shí)序圖。
[0019]圖4為差分Ι/f誤差放大器電路結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖中標(biāo)號(hào):
101為基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的第N級(jí)電路；102為基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的第N+1級(jí)電路；100為差分過(guò)零比較器；103~106依次為第N級(jí)電路的采樣電容C1+、C卜和C 2+、C2_; 107-110依次為第N+1級(jí)電路的采樣電容C 3+、C3_，C4+、C4_ ; 111為第N級(jí)電路的采樣開(kāi)關(guān)M1;112為第N+1級(jí)電路的采樣開(kāi)關(guān)M4;113為第N級(jí)電路的正通道預(yù)置晶體管M2; 114為第N級(jí)電路的負(fù)通道預(yù)置晶體管M3; 115~118依次為第N級(jí)電路中的電流源11+、I1-, 12+、12_;119~122依次為第N+1級(jí)電路中的電流源I 3+、13_、14+、I4
211為基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第N級(jí)電路；212為基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第N+1級(jí)電路；200為連接于兩級(jí)電路之間的第N級(jí)校正電路；220為差分I/f誤差放大器；201、202為兩個(gè)校正用電容Cc+，N、Cc_，n;203、204為兩個(gè)傳輸門電路TG +，N、TG_，N;205、206為兩個(gè)耦合節(jié)點(diǎn)；207、208為第N級(jí)電路的正負(fù)求和節(jié)點(diǎn)X +，N、X _，N;209、210為第N+1級(jí)電路的正負(fù)求和節(jié)點(diǎn)X+，N+1、X_，N+1;
401,402為差分Ι/f誤差放大器的輸入對(duì)管；403、404為與輸入對(duì)管相連的兩個(gè)PMOS管；405、406為兩個(gè)由開(kāi)關(guān)電阻陣列實(shí)現(xiàn)的可變電阻；407、408為差分Ι/f誤差放大器的兩個(gè)差分輸出端；409為偏置電流源；410為兩個(gè)PMOS管柵端相連形成的一耦合節(jié)點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的校正方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。值得注意的是，本發(fā)明提供的校正方法可以以許多不同的方式實(shí)施，下文的實(shí)施例為本發(fā)明提供的校正方法的一典型實(shí)現(xiàn)電路，僅用以說(shuō)明本發(fā)明的形成與使用，并非用以限定本發(fā)明。
[0022]采用了本發(fā)明提供的校正方法的基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩級(jí)電路如圖2所示，其包括:基于過(guò)零比較的第N級(jí)流水線電路211、基于過(guò)零比較的第N+1級(jí)流水線電路212、第N級(jí)校正電路200 ；
其中第N級(jí)校正電路包括:差分Ι/f誤差放大器220、兩個(gè)校正用電容Cc+，n201、Cc_，n202，兩個(gè)傳輸門電路TG+，n203、TG_ ；n204o
[0023]差分Ι/f誤差放大器220的兩個(gè)差分輸入端分別連接至流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器第N級(jí)電路211的正負(fù)求和節(jié)點(diǎn)X+，n207、X_；n208 ;差分Ι/f誤差放大器220的兩個(gè)差分輸出端分別交叉連接至兩個(gè)校正用電容Cc+，n201、Cc_；n202的下極板端205、206，即負(fù)輸出端連接至第一校正用電容Cc+，n201的下極板端205，正輸出端連接至第二校正用電容Cc_，n202的下極板端206 ;兩個(gè)校正用電容Cc+，n201、Cc_，n202的上極板端分別連接至第N+1級(jí)電路212的正負(fù)求和節(jié)點(diǎn)X+’n+1209、X_；n+1210 ;兩個(gè)傳輸門TG+，n203、TG_ ；n204分別跨接在兩個(gè)校正用電容Cc+；n20U Cc_；n202的下極板端205、206和共模電平之間，兩者的N柵端短接用以接收控制使能信號(hào)Ea+，N，兩者的P柵端短接用以接收反相的控制使能信號(hào)Ea_，N。
[0024]該實(shí)施例的工作時(shí)序圖如圖3所示，結(jié)合該時(shí)序圖對(duì)其工作過(guò)程作如下說(shuō)明:
(I)上述流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器在兩相非重疊時(shí)鐘控制下工作，相位(^與Φ 2具有等長(zhǎng)的時(shí)間T1=T2= T - Τ3，它們之間存在非重疊時(shí)間Τ3。
[0025](2)首先在第一時(shí)鐘相位(^的一部分時(shí)間內(nèi)，第N級(jí)流水線電路211處于建立過(guò)程，第Ν+1級(jí)電路212采樣第N級(jí)電路211的建立結(jié)果，第Ν+1級(jí)電路212的求和節(jié)點(diǎn)X+，n+1209、X_，n+1210通過(guò)開(kāi)關(guān)連接至共模電平，差分使能信號(hào)Ea+，jP E 跨接在校正用電容201、202下極板205、206和共模電平之間的兩個(gè)傳輸門203、204也均導(dǎo)通，使得校正用電容201、202初始化。
[0026](3)第N級(jí)電路211建立完成后，在第N級(jí)電路211的正負(fù)求和節(jié)點(diǎn)X+，n207、X_，n208之間將存在剩余誤差，此誤差等于第N級(jí)電路211的轉(zhuǎn)化誤差Λ與第N級(jí)電路211反饋系數(shù)&的乘積。
[0027](4)在(^的剩余時(shí)間內(nèi)，第Ν+1級(jí)電路212求和節(jié)點(diǎn)X+，Ν+1209、Χ_，Ν+1210與共模電平之間的開(kāi)關(guān)繼續(xù)保持導(dǎo)通，兩個(gè)校正用電容201、202的下極板繼續(xù)隨第Ν+1級(jí)電路212的求和節(jié)點(diǎn)Χ+，ν+1209、Χ_；ν+1210連接至共模電平，跨接在校正用電容201、202下極板205、206和共模電平之間的兩個(gè)傳輸門203、204均關(guān)斷，差分Ι/f誤差放大器220將其輸入端207、208的剩余誤差放大一個(gè)固定的增益As，存儲(chǔ)在兩個(gè)校正用電容201、202上。在這一時(shí)間段里，同時(shí)進(jìn)行第N+1級(jí)電路212的子ADC的轉(zhuǎn)換過(guò)程。在傳統(tǒng)方案中，這一過(guò)程通常被分配在兩相時(shí)鐘的非重疊時(shí)間段T4內(nèi)進(jìn)行，這一時(shí)間段通常較短。因此本實(shí)施例可以為子ADC提供比傳統(tǒng)方案更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，從而減小對(duì)子ADC電路的速度要求，例如可以用一個(gè)功耗更低的SAR sub ADC代替?zhèn)鹘y(tǒng)方案中的flash sub ADC。
[0028](5)然后將處于另一個(gè)時(shí)鐘相位Φ2，第N+1級(jí)電路212進(jìn)入建立過(guò)程，差分使能信號(hào)Ea+，dP E 跨接在校正用電容201、202下極板205、206和共模電平之間的兩個(gè)傳輸門203、204均導(dǎo)通，兩個(gè)校正用電容201、202的下極板205、206通過(guò)兩個(gè)傳輸門203、204連接至共模電平，其上存儲(chǔ)的第N級(jí)電路211的轉(zhuǎn)換誤差就隨著第N+1級(jí)電路212的建立過(guò)程補(bǔ)償?shù)搅说贜+1級(jí)電路212的建立結(jié)果中去了。
[0029]由以上敘述可知，第N級(jí)電路211的求和節(jié)點(diǎn)Χ±，ν207、208之間的剩余誤差等于第N級(jí)電路211的轉(zhuǎn)化誤差Λ與第N級(jí)電路211反饋系數(shù)&的乘積，其中第N級(jí)電路211的轉(zhuǎn)化誤差Δ為需要補(bǔ)償?shù)恼`差量。第N級(jí)電路211的輸出傳遞至第Ν+1級(jí)電路212的輸出時(shí)將被第Ν+1級(jí)放大(qN+1+ C2；N+1)/ C2，N+1倍，而第N級(jí)校正電路200中校正用電容上
201、202的電壓傳遞至第N+1級(jí)電路212的輸出時(shí)將被放大Cqn / C2，N+1倍。因此為了將第N級(jí)電路211的轉(zhuǎn)化誤差Λ準(zhǔn)確補(bǔ)償至第Ν+1級(jí)電路212的輸出，需要滿足以下關(guān)系:AS/fN= (&Ν+1+(:2，Ν+1)/(:αΝ，其中As為差分Ι/f誤差放大器220的增益，fN為第N級(jí)電路211的反饋系數(shù)、CaN為兩個(gè)校正用電容201、202的容值，(^+1和(:2』+1為第奸1級(jí)電路的兩組采樣電容的容值。
[0030]由于我們無(wú)法精確測(cè)量某一特定電路的反饋系數(shù)fN，因此只能采取以下方法:首先估計(jì)一個(gè)l/fN的值，由此得到一個(gè)As的值，實(shí)現(xiàn)由上述參數(shù)作為電路參數(shù)的具體電路；然后分析電路的輸出，使用諸如LMS之類的反饋算法不斷更新估計(jì)的l/fN的值，使得電路的輸出誤差越來(lái)越小。
[0031]根據(jù)上述內(nèi)容，還要求差分Ι/f誤差放大器220的增益是可調(diào)的，一種實(shí)現(xiàn)電路如圖4所示。由圖可知，其由一對(duì)NMOS差分對(duì)管401、402作為輸入對(duì)管。兩個(gè)PMOS管403、404的柵端相連形成一耦合節(jié)點(diǎn)410，源極均與電源相連，漏端分別與兩個(gè)NMOS管401、402的漏端相連接，形成差分Ι/f誤差放大器的兩個(gè)差分輸出端407、408。電流源409為整個(gè)電路提供電流偏置。兩個(gè)可變電阻405、406分別跨接在電路兩個(gè)差分輸出端407、408和PMOS管403、404柵端耦合節(jié)點(diǎn)410之間。該電路通過(guò)調(diào)節(jié)上述可變電阻405、406來(lái)實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)，可變電阻由受開(kāi)關(guān)控制的電阻陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此存在最小變化刻度。校正的線性條件要求差分Ι/f誤差放大器220的增益在其工作的輸出范圍內(nèi)基本保持不變。由于每級(jí)流水線電路求和節(jié)點(diǎn)的剩余誤差通常不大，因此差分Ι/f誤差放大器工作的輸出范圍通常也不大，對(duì)增益的線性要求容易得到滿足。
[0032]值得說(shuō)明的是，圖2僅表示出了第N級(jí)流水線電路211、第N+1級(jí)流水線電路212和第N級(jí)校正電路200，然而對(duì)于整個(gè)基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，在任意前后相連的兩級(jí)流水線電路之間均可使用上述校正電路，每一個(gè)校正電路會(huì)將與其相連的前一級(jí)流水線電路的轉(zhuǎn)換誤差補(bǔ)償?shù)胶笠患?jí)流水線電路中去。同時(shí)值得說(shuō)明的是，由于基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換誤差與傳統(tǒng)流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換誤差存在相似性，因此本發(fā)明提供的校正方法并不僅限于對(duì)基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器有效，其對(duì)傳統(tǒng)流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器同樣有效。
[0033]本發(fā)明的內(nèi)容及優(yōu)點(diǎn)雖然已詳細(xì)揭示如上，然而必須說(shuō)明的是，本發(fā)明的范圍并不受限于說(shuō)明書中所描述的方法及步驟等特定實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員皆可根據(jù)本發(fā)明所揭示的內(nèi)容做出許多變形和修改，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的校正電路，其特征在于，所述校正電路(200)連接于基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩級(jí)電路(211、212)之間，校正電路(200)包括一差分Ι/f誤差放大器(220)、一第一校正用電容(201)、一第二校正用電容(202)、一第一傳輸門電路(203)、一第二傳輸門電路(204);其中: 差分Ι/f誤差放大器(220)具有一正輸入端、一負(fù)輸入端、一正輸出端和一負(fù)輸出端； 第一校正用電容(201)具有一上極板端和一下極板端；第二校正用電容(202)具有一上極板端和一下極板端； 每一傳輸門電路(203、204)包含一 N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和一 P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，兩者溝道平行排布，兩者的漏極端相互連接構(gòu)成傳輸門電路的漏極端，源極端相互連接構(gòu)成傳輸門電路的源極端，N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極端構(gòu)成傳輸門電路的N柵極端，P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極端構(gòu)成傳輸門電路的P柵極端。
2.如權(quán)利要求1所述的校正電路，其特征在于，差分Ι/f誤差放大器(220)的正輸入端連接至基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的前級(jí)電路(211)的正求和節(jié)點(diǎn)(207)，負(fù)輸入端連接至基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的前級(jí)電路(211)的負(fù)求和節(jié)點(diǎn)(208);差分Ι/f誤差放大器(220)負(fù)輸出端連接至第一校正用電容(201)的下極板端，形成一第一耦合節(jié)點(diǎn)(205);正輸出端連接至第二校正用電容(202)的下極板端，形成一第二耦合節(jié)點(diǎn)(206);這樣，將流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器前級(jí)電路的轉(zhuǎn)換誤差存儲(chǔ)于第一校正用電容(201)和第二校正用電容(202)之上。
3.如權(quán)利要求1所述的校正電路，其特征在于，第一校正用電容(201)下極板端連接至差分Ι/f放大器(220)負(fù)輸出端，即第一耦合節(jié)點(diǎn)(205);第一校正用電容(201)上極板端連接至基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后級(jí)電路(212)的正求和節(jié)點(diǎn)(209);第二校正用電容(202)下極板端連接至差分Ι/f放大器(220)正輸出端，即第二耦合節(jié)點(diǎn)(206);第二校正用電容(202)上極板端連接至基于過(guò)零比較的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后級(jí)電路(212)的負(fù)求和節(jié)點(diǎn)(210);上述連接方式用以接收流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器前級(jí)電路(211)的轉(zhuǎn)換誤差，再將前級(jí)電路(211)的轉(zhuǎn)換誤差補(bǔ)償至后級(jí)電路(212)中。
4.如權(quán)利要求1所述的校正電路，其特征在于，第一傳輸門(203)漏極端連接至第一校正用電容(201)下極板端，即第一耦合節(jié)點(diǎn)(205);第一傳輸門(203)源極端連接至共模電平；第二傳輸門(204)漏極端連接至第二校正用電容(202)下極板端，即第二耦合節(jié)點(diǎn)(206);第二傳輸門(204)源極端連接至共模電平；第一傳輸門的N柵極端和第二傳輸門的N柵極端相連，形成一 N使能端，用以接收一使能信號(hào)；第一傳輸門的P柵極端和第二傳輸門的P柵極端相連，形成一 P使能端，用以接收一使能信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的校正電路，其特征在于，第一校正用電容(201)和第二校正用電容(202)容值相等，并列對(duì)稱排布。
【文檔編號(hào)】H03M1/10GK104506191SQ201410754786
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】任俊彥, 倪哲侃, 陳遲曉, 葉凡 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)