本發明專利技術涉及一種用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路，包括一個開關電容電路，一個輸入驅動電路，兩個柵壓襯底自舉電路，兩個共模復位電路和一個主運算放大器。本發明專利技術對現有電荷重分配式采樣保持電路進行改進，通過改進的采樣保持電路結構，來對其中輸入采樣開關源漏端寄生電容的電荷泄漏問題進行抑制，通過加入額外的輸入采樣開關來抵消寄生電容電荷泄露，從而實現增大輸入信號帶寬的目的。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于集成電路
，涉及一種適合于對高頻信號進行中頻采樣的采樣保持電路，尤其是一種用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路。
技術介紹
近年來，高速高精度的模數轉換器(Analog to Digital Converter,ADC)在高清視頻、3G通信、醫療器械以及雷達等領域得到了廣泛的應用。流水線模數轉換器(Pipeline ADC)作為高速高精度領域ADC的最佳選擇，其性能得到了飛速發展。采樣保持電路處于流水線ADC的最前端，用于完成對模擬信號由連續到離散的轉換過程。其性能是整個模數轉換器的最高性能，并且具有不可修正性，是制約流水線ADC系統速度、精度和線性度指標優勢的瓶頸。根據奈奎斯特采樣定理，隨著輸入信號頻率與采樣時鐘頻率的大幅度提高，采樣保持電路的響應速度也需要進行相對應地提高。而其響應速度提升的核心工作和限制就是開關電容技術所依賴的高增益帶寬積運算放大器的響應速度和精度的提高。在標準的CMOS工藝條件下，該類運算放大器的性能的提升遇到了越來越多的限制。采用中頻欠采樣技術可以極大降低采樣保持電路的響應速度要求。在流水線模數轉換器中，現有技術的電荷重分配式采樣保持電路如圖1所示。如圖2所示，其工作過程如下：在采樣相，即clk1和clk1p為高電平，clk2為低電平時，開關S1閉合，輸入信號被采樣到電容Cs上，采樣保持放大器輸入端被短接到Vcm，輸出端也短接。在保持相，即clk1為低電平，clk2為高電平時，開關S1關斷，S2閉合，clk1p比clk1提前跳為低電平，此時，放大器接成閉環形式，兩個采樣電容下極板被連在一起，差模電荷轉移到反饋電容Cf上，由此完成了對連續信號的離散采樣。該電路適用于高速高精度A/D轉換器。傳統電荷重分配式采樣保持電路中，由于輸入采樣開關的等效電阻的非線性和體效應，以及和源漏端存在的寄生電容，會引入很大的失真，從而限制了輸入信號帶寬。另外，由于是電容形式的閉環結構，放大器需要具備較高的帶寬和增益以滿足高速高精度的要求，這樣必然要求其消耗很大的功耗以實現較小的建立時間。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供一種用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路，抑制現有電荷重分配采樣保持電路中輸入采樣開關的等效電阻的非線性和體效應，以及源漏端存在的寄生電容造成的信號失真問題，從而使采樣保持電路具有更高的輸入帶寬。為了解決上述技術問題，本專利技術提供了如下的技術方案：本專利技術一種用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路，采樣保持電路包括：一個開關電容電路，包括采樣電容和輸入采樣開關，連接到開關電容電路中的輸入采樣開關一端進行采樣和保持；同時一個輸入驅動電路，完成對差分輸入信號的共模電平檢測和共模電平移位功能，輸出提供給兩個共模復位電路和兩個柵壓襯底自舉電路；兩個柵壓襯底自舉電路，分別接收經過電平移位的差分輸入信號和兩路可選時鐘，進行柵壓和襯底的自舉，輸出信號傳輸到開關電容電路中的輸入采樣開關的柵端和襯底端；兩個共模復位電路，包括共模復位電路一和共模復位電路二，共模復位電路一在保持階段為采樣保持電路提供輸入共模電平，采樣階段斷開；共模復位電路二在采樣階段為采樣保持電路提供輸入共模電平，保持階段斷開；一個主運算放大器，在采樣階段輸入端短接，不接收信號，在保持階段形成反饋環路，對采樣信號進行保持。進一步地，采樣電容為6個，輸入采樣開關為10個。進一步地，主運算放大器為高中頻運算放大器。進一步地，輸入驅動電路包括：一個輸入共模檢測跟隨電路、兩個自偏置源跟隨器和兩個輸入跟隨電路，差分輸入信號的兩端分別連接到輸入共模檢測跟隨電路的兩個輸入端、兩個自偏置源跟隨器的輸入端和兩個輸入跟隨電路的輸入端，兩個自偏置源跟隨器的輸出端和兩個輸入跟隨電路的輸出端分別接四個信號節點。進一步地，輸入共模檢測跟隨電路包括：分別連接到差分輸入信號兩端的兩個共模檢測電阻、兩個共模檢測電容和一個基準電壓驅動電路。進一步地，基準電壓驅動電路包括：一個輔助運算放大器和一個輸入跟隨電路，輔助運算放大器的第一輸入端連接基準電壓，輔助運算放大器的第二輸入端和輸出端連接到輸入跟隨電路，輸入跟隨電路接收輸入共模信號。進一步地，兩個柵壓襯底自舉電路的結構相同，控制信號采用兩相互補不交疊時鐘信號，輸入信號均接輸入跟隨電路的輸出端，柵壓自舉輸出分別接兩個輸出端，襯底自舉輸出分別接另外兩個輸出端。進一步地，共模復位電路一在保持階段與采樣電容連接，為采樣保持電路提供輸入共模電平，共模復位電路一在采樣階段與采樣電容連接斷開，輸入共模電平由共模復位電路二提供；共模復位電路二的控制信號為經過自舉的時鐘。本專利技術的有益效果：對現有電荷重分配式采樣保持電路進行改進，通過改進的采樣保持
電路結構，來對其中輸入采樣開關源漏端寄生電容的電荷泄漏問題進行抑制，通過加入額外的輸入采樣開關來抵消寄生電容電荷泄漏，從而實現增大輸入信號帶寬的目的。附圖說明圖1為現有電荷重分配式采樣保持電路的示意圖；圖2為現有電荷重分配式采樣保持電路的控制時序圖；圖3為本專利技術提出的用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路示意圖；圖4為本專利技術提出的輸入驅動電路的一種具體實現示意圖；圖5為本專利技術提出的輸入共模檢測跟隨電路的一種具體實現示意圖；圖6為本專利技術提出的柵壓襯底自舉電路的一種具體實現示意圖；圖7為本專利技術提出的共模復位電路1的一種具體實現示意圖；圖8為本專利技術提出的共模復位電路2的一種具體實現示意圖。具體實施方式本專利技術所列舉的實施例，只是用于幫助理解本專利技術，不應理解為對本專利技術保護范圍的限定，對于本
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術思想的前提下，還可以對本專利技術進行改進和修飾，這些改進和修飾也落入本專利技術權利要求保護的范圍內。如圖3所示，為本專利技術提出的用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路的結構框圖，其包括一個輸入驅動電路1，兩個柵壓襯底自舉電路2、3，兩個共模復位電路，一個主運算放大器6，第一到第十MOS管(開關管)和第一到第六電容組成的開關電容電路。其結構在現有結構的基礎上增加了兩個采樣電容和六個輸入采樣開關。連接到開關電容電路中的輸入采樣開關一端進行采樣和保持，同時輸入驅動電路1完成對差分輸入信號的共模電平檢測和共模電平移位功能，輸出提供給兩個共模復位電路和兩個柵壓襯底自舉電路2、3；兩個相同結構的柵壓襯底自舉電路2、3分別接收經過電平移位的差分輸入信號和兩路可選時鐘，進行柵壓和襯底的自舉，輸出信號傳輸到開關電容電路中的輸入采樣開關的柵端和襯底端；共模復位電路一4在保持階段為采樣保持電路提供輸入共模電平，采樣階段斷開；共模復位電路二5在采樣階段為采樣保持電路提供共模電平，保持階段斷開；高中頻運算放大器6在采樣階段輸入端短接，不接收信號，在保持階段形成反饋環路，對采樣信號進行保持。對于進行中頻采樣的流水線ADC采樣保持電路來說，除了輸入采樣開關的導通電阻非線性會對采樣保持電路性能造成影響之外，輸入采樣開關的源漏端寄生電容和體效應也會嚴重影響采樣保持電路的性能，為了解決這兩個問題，本專利技術提出的柵壓襯底自舉電路解決了輸入采樣開關的體效應造成的失真，本專利技術提出的改進的采樣保持電路解決了輸入采樣開關的源漏端寄生電容造成的失真。如圖3所示，電路的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路，其特征在于，所述采樣保持電路包括：一個開關電容電路，包括采樣電容和輸入采樣開關，連接到開關電容電路中的輸入采樣開關一端進行采樣和保持；同時一個輸入驅動電路(1)，完成對差分輸入信號的共模電平檢測和共模電平移位功能，輸出提供給兩個共模復位電路和兩個柵壓襯底自舉電路(2、3)；兩個柵壓襯底自舉電路(2、3)，分別接收經過電平移位的差分輸入信號和兩路可選時鐘，進行柵壓和襯底的自舉，輸出信號傳輸到開關電容電路中的輸入采樣開關的柵端和襯底端；兩個共模復位電路，包括共模復位電路一(4)和共模復位電路二(5)，共模復位電路一(4)在保持階段為采樣保持電路提供輸入共模電平，采樣階段斷開；共模復位電路二(5)在采樣階段為采樣保持電路提供輸入共模電平，保持階段斷開；一個主運算放大器(6)，在采樣階段輸入端短接，不接收信號，在保持階段形成反饋環路，對采樣信號進行保持。
【技術特征摘要】
1.一種用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路，其特征在于，所述采樣保持電路包括：一個開關電容電路，包括采樣電容和輸入采樣開關，連接到開關電容電路中的輸入采樣開關一端進行采樣和保持；同時一個輸入驅動電路(1)，完成對差分輸入信號的共模電平檢測和共模電平移位功能，輸出提供給兩個共模復位電路和兩個柵壓襯底自舉電路(2、3)；兩個柵壓襯底自舉電路(2、3)，分別接收經過電平移位的差分輸入信號和兩路可選時鐘，進行柵壓和襯底的自舉，輸出信號傳輸到開關電容電路中的輸入采樣開關的柵端和襯底端；兩個共模復位電路，包括共模復位電路一(4)和共模復位電路二(5)，共模復位電路一(4)在保持階段為采樣保持電路提供輸入共模電平，采樣階段斷開；共模復位電路二(5)在采樣階段為采樣保持電路提供輸入共模電平，保持階段斷開；一個主運算放大器(6)，在采樣階段輸入端短接，不接收信號，在保持階段形成反饋環路，對采樣信號進行保持。2.根據權利要求1所述的用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路，其特征在于，所述采樣電容為6個，輸入采樣開關為10個。3.根據權利要求1所述的用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路，其特征在于，所述主運算放大器(6)為高中頻運算放大器。4.根據權利要求1所述的用于流水線模數轉換器的高中頻采樣保持電路，其特征在于，所述輸入驅動電路(1)包括：一個輸入共模檢測跟隨電路(101)、兩個自偏置源跟隨器(102、103)和兩個輸入跟隨電路(104、105)，差分輸入信號的兩端分別連接到輸入共模檢測跟隨電路(101)的兩個輸入端...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳珍海，于宗光，魏敬和，黃尚明，張甘英，湯賽楠，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第五十八研究所，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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