[发明专利]一种采用失调平均和内插共享电阻网络的折叠内插模数转换器

说明书

技术领域

本发明属集成电路技术领域，具体涉及一种采用失调平均和内插共享电阻网络的高带宽、低功耗折叠内插模数转换器。

背景技术

传统的折叠内插模数转换器结构如图1所示，主要由单一跟踪保持电路1、参考电压电阻串2、预放大电路阵列3、预放大器输出端失调平均电阻网络4、N级折叠系数为F的折叠电路级5、8、11，N级内插系数为I的内插电路级6、9、12，各级内插电路级输出端失调平均电阻网络7、10、13，比较器阵列电路模块14、数字编码电路模块15和二进制数字码输出驱动电路模块16构成。

折叠内插模数转换器是全并行模数转换器架构中的低功耗结构，在折叠内插模数转换器中，采用折叠技术减少比较器的数目；采用内插技术减少预放大阵列的数目。因此内插技术对于折叠内插结构模数转换器的低功耗设计而言是必不可少的。在如图1所示的是传统折叠内插模数转换器结构，每级折叠电路后级都有一级内插系数为I的内插电路模块，内插电路模块的实现方式可以分为无源内插和有源内插两种方式，无源内插实现方式通常是采用无源电阻的形式实现。此外，传统的无源电阻内插的实现方式同样可以分为两种电路实现方式，如图3所示的是两级相邻的折叠系数为F的折叠器电路之间的无源电阻内插示意图，其中包括：内插电阻R_I30、失调平均电阻R_A31、折叠器电阻负载32折叠器输入差分对33、34、35，第i级折叠器36和第i+1级折叠器37。第i级的折叠器的差分输出分别是F_outp(i)和F_outn(i)，第i+1的折叠器的差分输出分别是F_outp(i+1)和F_outn(i+1)。两组差分输出之间首先通过失调平均电阻R_A消除非线性偏移误差，然后通过内插电阻R_I实现信号间的内插，产生内插信号F_{P_C}和F_{N_C}，内插系数是通过相邻信号间的内插电阻R_I的比例系数决定的，图3中是以内插系数2为例，即内插系数为2。该无源电阻内插的实现方式是将内插电阻直接级联到失调平均电阻的后级，根据基尔霍夫电流定律，无源内插电阻R_I会对失调电阻R_A产生影响，使得相邻折叠器输出信号间的失调平均电阻值发生变化，这将会影响失调平均作用，对模数转换器的性能产生影响。为了隔离两者之间的影响，前人在传统无源电阻内插的实现方式上进行了改进，如图4所示的是在失调平均电阻和无源内插电阻之间增加了电压驱动器44，用于隔离失调平均电阻和内插电阻，消除两者之间的相互影响，保证失调平均作用和无源内插的线性度。但是，该实现方式的固有缺陷是增加电压驱动器所带来的高的功率耗散，对于折叠内插模数转换器结构的低功耗、高能效设计是不利的。此外，对于另外一种内插实现方式——有源内插，如图5所示，其中包括：失调平均电阻R_A47、折叠器输入差分对48、49、50以及有源内插电路52、折叠器电阻负载53、第i级折叠器（51）和第i+1级折叠器54。有源内插实现方式是将相邻折叠器输出信号作为有源内插器的输入，在有源内插器的输出端得到相应信号的叠加实现内插。同时，为了匹配内插信号与原始信号的增益，原始折叠器的输出信号同样需要经过有源内插器放大，如图5中所示的内插系数为2的有源内插实现电路中，相邻两级折叠器间实现内插系数为2的内插操作时共需要6个有源内插器。该内插方式同样会增加模数转换器的功耗，不利于折叠内插模数转换器结构的低功耗、高能效设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在保证内插电路低功耗的前提下，能够消除内插电路对失调平均电阻网络的影响的高带宽、低功耗折叠内插模数转换器。 

本发明提供的高带宽、低功耗折叠内插模数转换器，采用无源电阻内插的实现方式，同时将无源内插电阻和失调平均电阻之间进行共享，这样既可以消除无源内插电阻对于失调平均电阻的影响，同时省略有源内插电路和隔离用电压驱动电路降低模数转换器的功耗，有利于折叠内插模数转换器结构的低功耗、高能效设计。