[发明专利]用于模拟输入缓冲器的负载电流补偿

说明书

在用于模拟输入缓冲器的负载电流补偿的系统和方法的所述示例中，输入缓冲器(300)可以包括：第一晶体管(Q₁)，其具有耦合到电源节点的集电极端子和耦合到第一输入节点(v_inp)的基极端子；第二晶体管(Q₂)，其具有耦合到第一晶体管(Q₁)的发射极端子的集电极端子；第三晶体管(Q₃)，其具有耦合到第二晶体管(Q₂)的发射极端子和接地节点的发射极端子，耦合到电流源(I_bias)的集电极端子，以及耦合到集电极端子和第二晶体管(Q₂)的基极端子的基极端子；以及电容器(C₁)，其耦合到第二和第三晶体管(Q₂和Q₃)的基极端子和第二输入节点(v_inn)，其中第一和第二输入节点(v_inp和v_inn)是差分输入。

技术领域

本申请通常涉及电子电路，且更具体地涉及用于模拟输入缓冲器的负载电流补偿的系统和方法。

背景技术

模数转换器(ADC)是将连续物理量(例如，电压)转换为表示数量幅度的数码数字的装置。该转换涉及ADC周期性执行的输入的量化(或采样)。结果是已经从连续时间和连续幅度模拟信号转换为离散时间和离散幅度数字信号的数字值序列。

高速高性能ADC使用基于开关电容器的输入采样网络。大电容器以高采样速度接通和关断，使外部电路难以驱动ADC。为了最大限度地减少这种困难，高性能片上模拟输入缓冲器插在ADC前面。片上模拟输入缓冲器需要在非常高的频率(大约500MHz)下保持高线性度(85dB)，同时驱动大电容器(大约3pF)以非常高的采样速度(500Msps)进行切换。

在没有关于ADC输入结构的行业标准化的情况下，必须在设计输入接口电路之前检查每个ADC。在许多实施方式中，ADC的模拟输入直接连接到采样和保持电容器，其产生必须从信号源缓冲的瞬态电流。在这些情况下，可以提供模拟缓冲器。

图1示出了常规模拟输入缓冲器100的示例，其包括被配置为在其基极端子处接收输入信号v_in并由此允许电流I_Q1产生的发射极跟随器晶体管Q₁。晶体管Q₁和Q₂之间的节点在电容器C_L之间提供输出v_o，其对ADC内的采样和保持电容器进行建模。电流I_Q1在I_Q2(通过Q₂)和I_CL(通过C_L)之间划分。晶体管Q₃和Q₂处于如图所示的电流镜配置，其中Q₃的集电极端子耦合到电流源I_bias。

在缓冲器100中，电流I_CL是动态变化的时变电流。因此，电流I_Q1有效地包含AC分量(因为I_Q1＝I_Q2+I_CL)。当输入信号幅度大且输入频率高时，流入ADC的大采样电容器的电流为大的AC电流。该AC电流与DC偏置电流结合，并流过发射极跟随器装置。这导致发射极跟随器的非线性操作，并且馈送到ADC的信号失真。因此，为了确保电路的线性操作，通常必须将I_Q2提供为远大于I_CL的DC偏置电流(例如，I_bias的镜像)。