[发明专利]用于流水线式ADC和其他应用的互补开关电容器放大器

说明书

技术领域

本申请总体上涉及放大器，更具体而言，涉及互补开关电容器放大器。

背景技术

例如，流水式模数转换器（ADC）为用于通过8-14位的分辨率以及每秒钟1-5000兆样本（MS/s）的转换速度将模拟信号转换成数字信号的流行结构。典型的应用包括数字接收器、基站、数字成像和视频以及超声波。

在流水线式ADC中的关键构件之中，具有乘法数模转换器（MDAC），其与在流水线中的连续转换器级连接。在传统实现方式中，使用围绕A类跨导放大器形成的开关电容器技术，构成MDAC的核心。由于跨导放大器消耗恒定电流，同时平均仅仅传递该电流的很小一部分给负载，所以在这个传统的MDAC中，从电源到跨导放大器的电容性负载的电荷传递本质上效率低。该低效率消极地影响了流水线式ADC的功耗和/或带宽。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种用于放大输入信号的开关电容器放大器，包括：第一开关，被配置为将所述输入信号耦合至采样电容器的第一端；第二开关，被配置将DC信号耦合至所述采样电容器的第二端；第三开关，被配置为将互补推挽放大器的输出耦接至所述采样电容器的所述第一端；以及第四开关，被配置为将所述互补推挽放大器的第一总和节点耦接至所述采样电容器的所述第二端。

进一步地，所述互补推挽放大器包括p型场效应晶体管（PFET）和n型场效应晶体管（NFET），其中，PFET和NFET都被配置为放大元件。

进一步地，所述第一开关和所述第二开关被配置为闭合，同时所述第三开关和所述第四开关被断开。

进一步地，所述第一开关和所述第二开关被配置为断开，同时所述第三开关和所述第四开关被闭合。

开关电容器放大器进一步包括：第五开关，被配置为将动态电平移位电容器的第一端耦接至所述互补推挽放大器的第二总和节点；以及第六开关，被配置为将额外的DC信号耦合至所述动态电平移位电容器的第一端，其中，所述动态电平移位电容器的第二端耦接至所述采样电容器的所述第二端。

开关电容器放大器进一步包括：静态电平移位电容器，耦接在所述互补推挽放大器的所述第一总和节点和所述互补推挽放大器的所述第二总和节点之间。

开关电容器放大器，进一步包括：第五开关，被配置为将所述输入信号耦合至额外的采样电容器的第一端；以及第六开关，被配置为将数模转换器（DAC）输出信号耦合至所述额外的采样电容器的所述第一端。

根据本申请另一方面，提供了一种流水线式模数转换器（ADC）的转换器级，包括：ADC，被配置为将模拟输入信号转换成数字输出信号；以及乘法数模转换器（MDAC），包括：第一开关，被配置为将所述模拟输入信号耦合至采样电容器的第一端；第二开关，被配置为将DC信号耦合至所述采样电容器的第二端；第三开关，被配置为将互补推挽放大器的输出耦接至所述采样电容器的所述第一端；以及第四开关，被配置为将所述互补推挽放大器的第一总和节点耦接至所述采样电容器的所述第二端。

进一步地，所述互补推挽放大器包括p型场效应晶体管（PFET）和n型场效应晶体管（NFET），其中，PFET和NFET都被配置为放大元件。

进一步地，所述第一开关和所述第二开关被配置为闭合，同时所述第三开关和所述第四开关被断开。

进一步地，所述第一开关和所述第二开关被配置为断开，同时所述第三开关和所述第四开关被闭合。

转换器级进一步包括：第五开关，被配置为将动态电平移位电容器的第一端耦接至所述互补推挽放大器的第二总和节点耦合；以及第六开关，被配置为将额外的DC信号耦合至所述动态电平移位电容器的第一端，其中，所述动态电平移位电容器的第二端耦接至所述采样电容器的所述第二端。

转换器级进一步包括：静态电平移位电容器，耦接在所述互补推挽放大器的所述第一总和节点和所述互补推挽放大器的第二总和节点之间。

转换器级，进一步包括：第五开关，被配置为将所述模拟输入信号耦合至额外的采样电容器的第一端；以及第六开关，被配置为将数模转换器（DAC）输出信号耦合至所述额外的采样电容器的所述第一端。