[发明专利]一种运放共享的流水型模数转换器

说明书

本发明提供了一种运放共享的流水型模数转换器，属于流水线数模转换器技术领域。它解决了现有技术中运算放大器数量多，资源浪费严重的问题。本运放共享的流水型模数转换器，包括时序产生模块和若干级依次连接的级电路，每个级电路均包括模数转换器subADC、数模转换器subDAC和采样电路，相邻两个级电路之间设有运算放大器OP，前一级采样电路和当前级采样电路分别在时序产生模块产生的相反的时序相位与运算放大器OP连接并工作，前一级级电路和运算放大器OP连接形成前一级采样保持电路，当前级级电路和运算放大器OP连接形成当前级采样保持电路。本运放共享的流水型模数转换器结构简单，设计合理，运算放大器被充分运用，资源浪费少，散热少。

技术领域

本发明属于流水线数模转换器技术领域，特别是一种运放共享的流水型模数转换器。

背景技术

模数转换模块，又称A/D转换器或Analog-to-digital Converter，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。受数字系统中流水工作方式启发，有人提出了流水线ADC的概念，在该概念中，多个ADC采用流水工作方式，这种方式在整体上看类似于串行，单对于每一步转换来看，有属于并行，其转换速度快，可以实现很高的转换频率，是一种既能实现高速又能实现相当分辨率的结构，在电子系统中应用广泛，同时对性能的要求也越来越高。

传统流水线ADC结构如图1所示，其包括前端的采样保持电路、若干级功能相似的级电路、以为寄存器电路、数字矫正电路、电压基准产生电路、时序产生电路，其中每个级电路的电路结构如图2所示，包括采样保持模块、子ADC、子DAC、减法模块、增益模块。每个级电路的工作原理：首先采样保持电路采样输入的模拟信号，接着输入信号被一个子ADC量化为ki位数据输出，此转换结果构成了这一级的量化输出，然后由子DAC将其转换成模拟信号，再与保持的输入信号相减得到余量信号。为了使下一级可以使用相同的参考电平，余量信号需要精确放大2ki倍后才能作为下一级的输入信号。其中子DAC、减法模块和增益模块构成余量增益电路，该电路具有：1、减法功能。用前一级的模拟输出值减去该值经子ADC量化再进经子DAC变换后的模拟值以求出余量。2、增益功能。为了使每级能使用同样的参考电压源要对每级的余量乘以一个合适的因子。3、采样保持功能。级电路的工作时余量增益电路的时序如图3所示，φ1和φ2分别控制余量增益电路工作在采样以及放大两种状态。当电路工作在采样状态时，电路中的运放处于闲置状态；当电路处于放大状态时，电路中的运放处于工作状态。由上述分析可知，流水线ADC的级电路工作在采样模式时，运放闲置；工作在保持模式时，运放工作；而流水线结构中，相邻的两级级电路分别工作在采样和保持这两种不同的工作状态下，这样导致电路中的运放有一半时间处于闲置状态，运放利用率低、资源浪费严重。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种运放共享的流水型模数转换器，该运放共享的流水型模数转换器能够减少流水线ADC中运放的数量，大幅提高运放的利用率。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种运放共享的流水型模数转换器，包括时序产生模块和若干级依次连接的级电路，其特征在于，每个级电路均包括模数转换器subADC、数模转换器subDAC和采样电路，相邻两个级电路之间设有运算放大器OP，所述的前一级采样电路和当前级采样电路分别在时序产生模块产生的相反的时序相位与运算放大器OP连接并工作，所述的前一级级电路和运算放大器OP连接形成前一级采样保持电路，所述的当前级级电路和运算放大器OP连接形成当前级采样保持电路。