[发明专利]一种用于流水线型模数转换器的溢出判断电路

说明书

技术领域

本发明涉及模拟集成电路设计领域，具体涉及一种针对流水线型模数转换器的溢出判断电路。

背景技术

流水线型模数转换器（ADC）以其较高的速度及精度等优点广泛应用于信号处理和通信领域。流水线型ADC通过流水线结构逐级将模拟信号转化为数字信号，第一级子ADC将模拟信号粗略的转化为相应数量的高位数字位，接下来的第二级及后级子ADC将前一级放大后的残差信号作为其输入并量化为相应数量的低位数字位，流水线型ADC最后一级通常采用Flash ADC结构。当模拟输入信号超出ADC的额定输入电压范围（-VR ～+VR）时，ADC溢出标志位作出溢出判断指示。    

在以往的流水线型ADC中，通常在第一级子ADC中增加两个比较器用于溢出判断，如图1所示。图3为图1虚线方框内电路示意图，包括1.5bit子ADC和溢出判断电路，它被放置于流水线型ADC的第一级。VIN表示模拟输入信号，+VR和-VR分别表示ADC额定输入电压的最大值和最小值；比较器2与3的输入参考电压分别为+1/4VR和-1/4VR，量化译码后输出高位数字信号；量化的高位数字信号经过数模转换器（DAC）转化为相应模拟电压，此电压与VIN相减，得到残差信号再经过放大器放大送入下一级，作为下一级的输入信号；溢出判断比较器1与4的输入参考电压分别为+VR和-VR，这两个比较器分别将输入信号和±VR进行比较，如果输入信号超出ADC输入电压范围，溢出标志位作出溢出指示。然而，这种溢出判断结构要作出精确的溢出判断，会对比较器的失调等参数提出很高的要求。本发明可以很好地克服以上缺陷，同时能对电路设计进行错误探测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以对溢出判断作出精确判断，且不需要对比较器的失调等参数提出很高要求的用于流水线型模数转换器的溢出判断电路。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于流水线型模数转换器的溢出判断电路，包括：一个判断上溢比较器、一个判断下溢比较器以及输入端与所述两个溢出比较器输出端连接的或门电路；所述溢出判断电路放置在流水线型模数转换器的最后一级；判断上溢比较器反相输入端口与模数转换器最大额定电压相连接，判断下溢比较器正相输入端口与模数转换器最小额定电压相连接，判断上溢比较器的正相输入端口和判断下溢比较器的反相输入端口与所述流水线型模数转换器最后一级共用所述最后一级上一级模数转换器的输出信号。

本发明的有益效果是：本发明的溢出判断比较器并非像传统模式放在流水线型ADC的第一级，而是将它放在流水线型ADC的最后一级，即与最后一级Flash ADC相结合。如果模拟输入信号电压超过ADC的额定输入电压范围，每经过一级子ADC，残差信号中的溢出电压部分会被此级中的放大器放大；到达最后一级时其溢出电压已被多次放大，相当于在溢出判断比较器前放置了多级放大器，从而对溢出判断比较器的失调电压等要求降低，同时提高ADC溢出判断的精确度。再者，本发明的溢出判断电路可以对流水线型ADC电路进行错误检测。例如，已知输入电压处于ADC额定输入电压范围内，此时溢出判断的正确结果应该为不溢出，但由于某些设计问题，导致残差信号经过几级放大后超出额定电压范围，此时ADC的溢出标志位就可作为错误检测位。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述溢出判断电路还包括用于提供流水线型模数转换器低位数字输出的比较器电路和译码电路；其中，比较器的输出端与译码电路连接，比较器的输入端分别与所述流水线型模数转换器最后一级上一级模数转换器的输出端和参考电压连接。

进一步，所述用于提供流水线型模数转换器低位数字输出的比较器电路包括三个比较器，每个比较器的一个输入端与所述流水线型模数转换器最后一级上一级模数转换器的输出端连接，另一个输入端输入参考电压。

进一步，所述参考电压分别为模数转换器最小额定电压的二分之一，0和模数转换器最大额定电压的二分之一。

采用上述进一步方案的有益效果是使得比较器电路和译码电路可以提供流水线型模数转换器最低2位数字输出。

附图说明

图1为传统溢出判断电路在流水线型ADC中位置的示意图；

图2为本发明中溢出判断电路在流水线型ADC中位置的示意图；

图3为图1虚线方框内电路示意图；

图4为图2虚线方框内电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。