[发明专利]一种模数转换器模拟前端电路及控制方法

说明书

一种模数转换器模拟前端电路及控制方法，包括连续时间线性均衡器、输入缓冲器、采样保持电路、输出缓冲器和时钟产生电路；差分输入信号连接连续时间线性均衡器的输入端；连续时间线性均衡器的差分输出端分别连接两个输入缓冲器的输入端；两个输入缓冲器的输出相位相反，分别作为四个采样保持电路的正负输入；每个采样保持电路的差分输出连接4个采样开关：4×4路采样开关的输出作为输出缓冲器的输入，共生成16路差分信号；时钟产生电路分出四路控制信号连接采样保持电路。本发明使用三级连续时间线性均街器，每一级都是用相同的结构，降低了设计的复杂度且增加了带宽结合频率调节范围。

技术领域

本发明属于模拟集成电路设计领域，特别涉及一种模数转换器模拟前端电路及控制方法。

背景技术

数字电路的快速发展，使得现在大多数集成电路产品中的数字模块比重不断加大。数字电路的优势在于其速度快，抗干扰能力强，依靠着半导体工艺制程的不断发展，单个MOS管的尺寸被不断缩小，数字电路的切换速度随之加快，整个电路的运算能力日益增大。为了满足数字电路速度的需求，高速高精度的ADC研究迫在眉睫。设计单个高速高精度且低功耗的ADC对设计者提出了很高的要求，在基于单通道采样结构的ADC性能达到瓶颈之后，为了提高ADC采样率，基于时间交织技术的ADC应运而生，与单通道相比，这种结构可以降低子通道的采样速率，同时多通道并行，使得整体的采样率达到一个很高的值。这种高带宽高速度的ADC在实际应用中经常会出现输入信号高频损耗问题，因此需要一个补偿电路加在输入和采样保持电路之中，模数转换器的模拟前端就是这个作用，通常采用的是连续时间线性均衡器模块。2016年博通公司提出了一种速率为32Gbps,精度为8bit的模数转换器模拟前端，使用一级连续时间线性均衡器和两级可编程增益放大器，实现了14dB的增益调整和7dB的尖峰控制，在28nm工艺下达到了32bps的数据传输速率，ENOB在低频下为6.4bit,在Nyquist频率下为5.85bit，功耗为320mW。2018年Kevin Zheng等人提出一种模数转换器模拟前端电路，主要用于短距离数据传输，该结构以用稳压接地电源进行偏置的反相器为基础，使用基于环形振荡器的反馈环路稳定反相器的单位增益频率，从而跟踪PVT变化。其中连续时间线性均衡器核心尺寸仅为20um×15um,功耗为6mW。同年他还提出了一种基于反相器的模拟接收器前端，包含低频和高频峰值的混合连续时间线性均衡器和基于反相器的可编程增益放大器，在14nmFinFET工艺下实现了0.00425mm²的面积和165mW的功耗。2019年Shiva Kiran等人提出了一种具有两级可编程连续时间线性均衡器,测试结果显示在13GHz频率时增益达到了15dB，可以实现最小4.7dB的尖峰控制。

以上技术均需要PGA进行增益的补偿和调整，并且需要校准模块对时钟进行校准，增加了功耗和设计复杂度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模数转换器模拟前端电路及控制方法，以解决上述现有技术中存在模数转换器模拟前端的电路复杂，补偿增益低的缺点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种模数转换器模拟前端电路，包括连续时间线性均衡器、输入缓冲器、采样保持电路、输出缓冲器和时钟产生电路；差分输入信号连接连续时间线性均衡器的输入端；连续时间线性均衡器的差分输出端分别连接两个输入缓冲器的输入端；两个输入缓冲器的输出相位相反，分别作为四个采样保持电路的正负输入；每个采样保持电路的差分输出连接4个采样开关：4×4路采样开关的输出作为输出缓冲器的输入，共生成16路差分信号；时钟产生电路分出四路控制信号连接采样保持电路。