[发明专利]一种应用于模数转换器的动态运放增益校准方法

说明书

一种应用于模数转换器的动态运放增益校准方法，属于模拟集成电路技术领域。本发明动态放大器作为级间放大器工作在一个高速高精度的Pipeline SAR ADC中，动态运放在ADC中的工作模式分为校正模式与正常工作模式，正常工作模式和校准模式是交替出现而且是相互影响，在正常工作的模式，动态运放放大第一级SAR ADC经过量化后的残差电压，得到的结果正常的被第二级ADC量化，此时正常工作模式结束。校准模式开始，此时控制环路开关的数字时序逻辑开始工作，通过校准电容等到一个新的动态放大器的输入，重新得到一个结果，该结果反馈到数字校准逻辑，从而控制动态运放的放大器倍数。最终获得一个相对稳定的增益，已到达校准的目的。

技术领域

本发明属于模拟集成电路领域，具体涉及一种动态运放增益的校正方法，用于校准高速动态运放中放大倍数受输入温度电压工艺影响较大的问题，以提高动态运放的线性度，从而提高在模拟到数字转换器(Analog to Digital Converter，ADC)、数字电源等离散时间工作的电路系统中应用的适用性。

背景技术

随着时代的发展及人类对自然界更深入的认识，要求ADC能够提供足够的速度与精度，对低功耗的要求也越来越高。组合架构流水线逐次逼近混合型(Pipeline-SAR)ADC其架构特点是在流水线ADC的基础上，使其每一级的ADC用SAR ADC来实现，这样可以利用流水线的架构实现高速度，利用逐次逼近的原理降低功耗。该架构的ADC能轻易实现高速、高精度、低功耗。当前Pipeline-SAR ADC成为目前的主要研究目标和发展趋势，Pipeline-SARADC中最为重要的一个组成就是级间放大器，而动态放大器又是一个较为不错的选择。

动态运放是指放大器工作在离散时间，其拥有一个时钟控制信号，当时钟控制信号为“复位”状态时，放大器进入复位状态，其内部的电压节点恢复到初始状态，当时钟信号为“使能”状态时，放大器开始工作，当其放大输入信号的电压的并输出对应的电平信号后，自动停止工作。相比于连续时间的放大器，动态运放的“复位”状态还需要做到高速、无记忆效应，从而确保下一次的比较结果不会受到上一次的残差电压影响。这种设计相较于传统的运算放大器有着明显的速度和功耗上的优势，在放大阶段电路开启，在放大结束后电路便断开，不需要像一般的放大器那样需要静态工作点来维持放大能力，因此这种动态结构也不会产生静态功耗。

动态放大器的主要几个传统技术指标是功耗、速度和、噪声性能、非线性，增益。其中噪声性能和功耗相互制约，实现一个同时拥有低噪声性能和低功耗的放大器是一件具有挑战性的工作；速度，增益与非线性也相互制约，当速度很快时，放大器的增益就会有限，线性度也会比较差，所以在高速高精度ADC使用需要额外的校准功能，对此本发明提出了一种动态运放的增益校准方法。

发明内容

一种动态运放的增益校准方法，通过调整动态运放的放大时间，校正动态运放中增益的不稳定现象。本发明的目的是为了解决高速低功耗高精度Pipeline-SAR ADC中所采用的动态运放时由于输入工艺温度偏差导致的放大倍数不一致的问题。

所述动态运放增益校正结构中包括，一个动态运放，一个校准电容，输入信号采样电容，校准数字逻辑和若干环路控制开关，每个环路控制开关都由其对应是数字时序逻辑控制。

此动态放大器作为级间放大器工作在一个高速高精度的Pipeline SAR ADC中，动态运放在ADC中的工作模式分为校正模式与正常工作模式，正常工作模式和校准模式是交替出现而且是相互影响，在正常工作的模式，动态运放放大第一级SAR ADC经过量化后的残差电压，得到的结果正常的被第二级ADC量化，此时正常工作模式结束。

校准模式紧接着正常工作模式，此时控制环路开关的数字时序逻辑开始工作，通过校准电容等到一个新的动态放大器的输入，重新得到一个结果，该结果反馈到数字校准逻辑，从而控制动态运放的放大器倍数。最终获得一个相对稳定的增益，已到达校准的目的。