[发明专利]一种应用于高速高精度模数转换器中的输入缓冲器

摘要

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种应用于高速高精度模数转换器中的输入缓冲器。其包括带有补偿电容的源极跟随器、辅助运算放大器、电平移位管。高速高精度模数转换器中采样电容容值大，在使用时需要在信号源与模数转换器之间插入输入缓冲器来驱动高速高精度模数转换器中的采样电容、隔离模数转换器核心电路与片外信号源、隔离模数转换器核心电路与芯片封装的寄生电感。传统的集成模数转换器输入缓冲器由源极跟随器实现，该结构难以达到大于14位的输入‑输出线性度。本发明通过在传统的带补偿电容的源极跟随器（射极跟随器）基础上增加辅助运算放大器，实现了运算放大器辅助的输入缓冲器，显著提高集成模数转换器输入缓冲器的线性度。

主权项

1.一种应用于高速高精度模数转换器中的运算放大器辅助的输入缓冲器，其特征在于，采用运算放大器辅助的带补偿电容的源极跟随器，或采用运算放大器辅助的带补偿电容的射极跟随器；其中：所述运算放大器辅助的带补偿电容的源极跟随器，包括：带补偿电容的源极跟随器610、辅助运算放大器606、电平移位管605；输入缓冲器通过模数转换器中的采样开关608驱动模数转换器中的采样电容609；其中：带补偿电容的源极跟随器610由源极跟随NMOS管604，NMOS管601、NMOS管602构成的尾电流源，以及补偿电容607组成，输入信号Vin经过NMOS管604被移动到模数转换器采样开关前端即输入缓冲器的输出端Vout，Vout相对于Vin直流电位降低但Vout信号跟随Vin；大的偏置电流使得NMOS管604跨导低，因此输入缓冲器具有低输出阻抗，能够提供高驱动能力；补偿电容607容值与模数转换器采样电容容值相当，在模数转换器采样时，有交流电流通过采样开关608流向模数转换器采样电容609，此时有与流向采样电容电流相当的电流流过补偿电容607，使得源极跟随管604的偏置电流基本不变；运算放大器将输入信号直流电平抬升至V1，V1再经过电平移位器NMOS管605下降至V2，由于电平移位管具有近似于1的信号增益，运算放大器606与电平移位管共同构成单位增益负反馈；单位增益负反馈环路迫使V1与V2的信号跟随输入Vin；运算放大器606与电平移位器构成的环路使得源极跟随管604的漏极跟随栅极信号变化，显著提高输入缓冲器的输入‑输出线性度；所述运算放大器辅助的带补偿电容的射极跟随器，包括：带补偿电容的射极跟随器710、辅助运算放大器706、电平移位管705；输入缓冲器通过模数转换器中的采样开关708驱动模数转换器中的采样电容709；其中：带补偿电容的射极跟随器710由射极跟随器NPN管704，NPN管701、NPN 702构成的尾电流源和补偿电容707组成，输入信号Vin经过NPN管704被移动到模数转换器采样开关前端即输入缓冲器的输出端Vout，Vout相对于Vin直流电位降低但Vout信号跟随Vin。大的偏置电流使得NPN管704跨导低，因此输入缓冲器具有低输出阻抗，能够提供高驱动能力；补偿电容707容值与模数转换器采样电容容值相当，在模数转换器采样时，有交流电流通过采样开关708流向模数转换器采样电容709，此时有与流向采样电容电流相当的电流流过补偿电容707，使得射极跟随管704的偏置电流基本不变；运算放大器将输入信号直流电平抬升至V1，V1再经过电平移位器NPN管705下降至V2，由于电平移位管具有近似于1的信号增益，运算放大器706与电平移位管共同构成单位增益负反馈；单位增益负反馈环路迫使V1与V2的信号跟随输入Vin；运算放大器706与电平移位器构成的环路使得射极跟随管704的漏极跟随栅极信号变化，显著提高输入缓冲器的输入‑输出线性度。