[发明专利]采用运算放大器共享的低功耗流水线模数转换器

权利要求书

1.一种运算放大器共享的低功耗流水线模数转换器，其特征在于由无采样保持电路的第一级流水线（1），第二、三、四级流水线（2、3、4），一级3位全并行模数转换器（5），共享运算放大器（6、7），数字校正电路（8）构成；无采样保持电路的第一级流水线（1），第二、三、四级流水线（2、3、4），与最后一级的3位全并行模数转换器（5）依次相连，每级流水线得到3位数字输出，经过后级数子校正，得到实际结果；连续的两级共用一个运算放大器，即第一级流水线1和第二级流水线2共用运算放大器6，第三级流水线3和第四级流水线4共用运算放大器7，共产生10位需校正的数据，与最后一级3位全并行模数转换器（5）的3位输出一起经过数字校正电路（8），得到最后的11位量化输出。

2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于所述时钟产生电路由由时钟缓冲（31~32），分频器（33~37），时钟产生器（38~42）构成，产生工作时钟供给五级流水线（43~47）使用；两倍于流水线工作频率的外部时钟经过总时钟缓冲器（31）后分成5路：第一路进入缓冲器（32）和分频器（33）后，进入时钟产生器（38），生成第一级流水线工作时钟；第二路依次通过分频器（34）和时钟产生器（39），生成第二级流水线的工作时钟；第三路依次通过分频器（35）和时钟产生器（40），生成第三级流水线工作时钟；第四路依次通过分频器（36）和时钟产生器（41），生成第四级流水线工作时钟；第五路依次通过分频器（37）和时钟产生器（42），生成第五级流水线的工作时钟。

3.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于所述无采样保持电路并共享运算放大器第一级与第二级由余量增益电路（9、10），共享运算放大器（13）及其2个切换开关（11、12），无采样保持电路的第一级流水线中的特殊子模数转换器（14），第一级流水线中的子数模转换器（15），第二级流水线中的子模数转换器（16），第二级流水线中的子数模转换器（17）组成；其中第一级的特殊子模数转换器（14）由2个采样开关（18、19），2个采样电容（20、21），2个比较器（22、23），2个锁存器（24、25），解码电路26，4个电荷重分布开关（27~30）组成；在前半周期时钟内，第一级流水线中的子模数转换器（14）和余量增益电路（9）采样当前周期开始时的输入信号，并且子模数转换器（14）进行模数转换；同时第二级流水线对于上一周期由第一级流水线产生的余量电压进行模数转换，并输出三位数字结果，共享运算放大器（13）工作在第二级组成完整的余量增益电路（10），产生后级待转换的模拟电压；后半周期时钟内，第一级流水线的子模数转换器（14）输出前半周期时钟内模数转换得到的三位数字结果，子数模转换器（15）根据这三位数字结果产生余量电压信号，共享运算放大器（13）切换到第一级组成完整的余量增益电路（10），对余量电压信号进行放大并保持，提供给第二级流水线在下一周期处理。

4.根据权利要求3所述的模数转换器，其特征在于所述的比较器（22、23）为带采样电容的比较器，由开关（48~56），采样电容（57~60），放大器（61），锁存器（62）组成；该比较器工作在图5所示的时序下，Q3变高时，由Q3控制的开关（48~51）和由Q3P控制的开关（55、56）导通，输入共模电压通过开关（55、56）与放大器（61）的输入端连接，并同时连接电容（57~60）的顶极板，输入信号通过开关（48~51）输入到电容（57~60）的底极板上，将电荷存储在电容里；开关（55、56）比开关（48~51）提早关断，使得电容的顶极板悬空，以消除MOS开关固有的电荷注入和时钟馈通效应；Q3变低后，Q4有效时，开关（48~51、55、56）断开，开关（53、54）导通，正负参考电压分别通过开关（53、54）接到电容（57、60）的底极板上；同时放大器（61）工作，通过设置电容（57、59和58、60）的比例，即可设置比较器的阈值电压；当Q4变低时，比较器的比较结果被锁存器（62）锁存输出。