本实用新型专利技术涉及一种流水线模数转换器的级电路装置，其特征在于，包含串联的若干级电路模块，所述串联的若干级电路模块分别与所述流水线模数转换器的后模数转换模块、数字错位相加模块连接；所述每个级电路模块包含：依次连接的级联模拟输入端口、级电路采样模块、减法器模块、增益放大模块；与所述级联模拟输入端口连接的模数转换模块通过数模转换模块也与所述减法器模块连接；所述级电路模块还包含给定模拟输入端口、给定数字输入端口、第一到第四切换开关。本实用新型专利技术对粗量化校准结果相加，改善了流水线模数转换器传输函数的线性度，增加了模数转换的有效位数。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种级电路装置，特别涉及一种流水线模数转换器的级电路装置。
技术介绍
请参见图1所示，现有流水线模数转换器通过设有的采样保持模块100对输入的 模拟信号采样，由串联的若干级电路模块200和后模数转换模块300进行模数转换的量化， 得到的各级量化结果通过数字错位相加模块400加权相加输出数字信号。请参见图2所示，每一个级电路模块200，受两相非交叠时钟控制。在相位1时， 级电路采样模块230对该级输入的模拟信号采样，模数转换模块210对该信号进行转换得 到粗量化结果D。ut ；在相位2时，数模转换模块220将粗量化结果再转化成粗量化模拟信号； 然后级电路采样模块230从输入信号中减去粗量化模拟信号，并将减法结果放大以后给下 一级继续进行粗量化。每一级级电路模块200都如流水线般地采样、粗量化、相减放大。每 个级电路模块200的粗量化结果还输出到数字错位相加模块400。请参见图3所示的开关电容电路，通过与模数转换模块210配合作用，共同实现了 图2中级电路模块200的采样、粗量化、相减放大的过程。在相位1时，1开关导通，2开关 开路，Csi到Csn对输入电压Vin采样；模数转换模块210共有N级判决电平Vkefi到V_，对 输入电压Vin进行粗量化；在相位2时，2开关导通，1开关开路，由模数转换模块210的粗量 化结果决定Csi到Csn连接的是参考电压是+Vk还是-VK，这实现了图2中数模转换模块220 的功能。请配合参见图4和图5所示，如果上述开关电容电路中的电容都是理想值，由电荷 守恒公式转换能够得到如图4中虚线所示的级电路模块200的理想传输函数。假设各级级 电路模块200都是理想的模数转换器，那么将其中每级输出的模拟信号余量V。ut通过该级 之后的级电路模块200和后模数转换模块210进行模数转换得到的量化结果，与该级的粗 量化结果D。ut加权相加，得到级电路模块200的完整传输函数。理想情况下，该完整的传输 函数(V。ut+D。ut)应是如图5中虚线所示的一条斜率固定的直线，由每个判决电平Vkef加上理 想量化步长Vstep ideal即AD。ut = 1的权重得到。但是在实际情况中，开关电容电路的电容存在失配，包含系统误差(版图实现时 存在失配的寄生电容)和随机误差(设计时相同大小的电容制作出来并非相等)。电容的 失配会造成传输函数增益的变化以及过零点的变化(这也叫做数模转换噪声)，所以实际 的级电路模块200的传输函数和完整传输函数是如图4和图5中实线所示。由于数模转换 噪声的存在，使得理想AD。ut = 1的权重不等于实际的权重，即理想量化步长Vstep ide皿并不 等于Vkef处的实际量化步长Vstep Kg。因此在图4中表现为直线斜率的不一致，而在图5中 完整的传输函数在Vkef出产生了 “跳跃”。电容的失配会限制流水线模数转换器的线性度和有效位数。电容的匹配精度通常 不低于0. 1%，不做任何校准的流水线模数转换器的精度被限制在10到12位。现有对于电容失配的校准是通过加入随机扰动，使用相关算法估算出电容失配的大小，再减去失配引起的误差。但是该校准方法的校准时间长，并会随着有效位数的增加， 校准时间会以指数性延长。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种流水线模数转换器的级电路装置，能够改善流水 线模数转换器传输函数的线性度，减少流水线模数转换器的校准时间，增加模数转换的有 效位数。为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供一种流水线模数转换器的级电 路装置，其特征在于，包含串联的若干级电路模块，上述串联的若干级电路模块分别与上述 流水线模数转换器的后模数转换模块、数字错位相加模块连接； 上述每个级电路模块包含依次连接的级联模拟输入端口、级电路采样模块、减法器模块、增益放大模块；与上述级联模拟输入端口连接的模数转换模块通过数模转换模块也与上述减法 器模块连接；上述级电路模块还包含给定模拟输入端口、给定数字输入端口、第一到第四切换 开关。上述级联模拟输入端口串联第一切换开关，通过上述级电路采样模块与上述减法 器模块的正输入端连接；上述级联模拟输入端口、第一切换开关，还依次通过串联的模数转换模块、第三切 换开关、数模转换模块与上述减法器模块的负输入端连接；上述减法器模块将从上述级电路采样模块输入的模拟信号中减去上述数模转换 模块输出的粗量化模拟信号，并发送至上述增益放大模块；上述增益放大模块输出放大后的模拟信号余量至下一级的级电路模块；上述给定模拟输入端口串联第二切换开关，分别与上述级电路采样模块、模数转 换模块连接；上述给定数字输入端口通过第四切换开关与上述数模转换模块连接。 上述级电路模块还包含存储模块；上述模数转换模块还与上述存储模块连接，输出粗量化结果并控制上述存储模块 输出粗量化校准结果到上述流水线模数转换器的数字错位相加模块。本技术提供的一种流水线模数转换器的级电路装置，与现有技术相比，其优 点在于本技术由于对设置的若干级电路模块进行倒序校准，减少了校准的时间；本技术由于在每一级级电路模块都将粗量化校准结果输出到数字错位相加 模块，进行加权相加的是粗量化校准结果所对应的实际量化步长，所以在级电路模块传输 函数中，数模转换噪声导致的“跳跃”被消除了，改善了流水线模数转换器传输函数的线性 度，增加了模数转换的有效位数。附图说明图1是现有技术流水线模数转换器的总体结构示意图；图2是现有技术流水线模数转换器的级电路模块的结构示意图；图3是现有技术流水线模数转换器的级电路模块的电路原理图；图4是现有技术流水线模数转换器的级电路模块的传输函数示意图；图5是现有技术流水线模数转换器的级电路模块的完整传输函数示意图；图6是本技术的流水线模数转换器的级电路模块的结构示意图；图7是本技术的级电路模块的传输函数示意图；图8是本技术的级电路模块的完整传输函数示意图；图9是本技术的流水线模数转换器的总体结构示意图；图10是本技术流水线模数转换器校准前的静态非线性误差示意图；图11是本技术流水线模数转换器校准后的静态非线性误差示意图；图12是本技术流水线模数转换器校准前的动态非线性误差示意图；图13是本技术流水线模数转换器校准后的动态非线性误差示意图。具体实施方式以下结合附图说明本技术的具体实施方式。请参见图9所示，本技术提供的一种流水线模数转换器的级电路装置，设置 在流水线模数转换器中。该流水线模数转换器通过流水线模数转换器的采样保持模块对输 入模拟信号采样，由串联的级电路装置和后模数转换模块30进行模数转换的量化，各级的 量化结果通过数字错位相加模块40加权相加，并通过冗余处理模块50输出数字信号。该 流水线模数转换器的级电路装置包含若干级电路模块20。请参见图6所示，每个级电路模块20包含3个输入端口、4个切换开关swl到sw4、 级电路采样模块23、减法器模块24、增益放大模块25、模数转换模块21、数模转换模块22、 存储模块26。输入端口包含级联模拟输入端口 Vin和给定模拟输入端口 Forced Vin、给定数字输入端口 Forced Din。级联模拟输入端口 Vin与第一切换开关swl串联后，分别与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种流水线模数转换器的级电路装置，其特征在于，包含串联的若干级电路模块（２０），所述串联的若干级电路模块（２０）分别与所述流水线模数转换器的后模数转换模块（３０）、数字错位相加模块（４０）连接； 所述每个级电路模块（２０）包含： 依次连接的级联模拟输入端口、级电路采样模块（２３）、减法器模块（２４）、增益放大模块（２５）； 与所述级联模拟输入端口连接的模数转换模块（２１）通过数模转换模块（２２）也与所述减法器模块连接； 所述级电路模块（２０）还包含给定模拟输入端口、给定数字输入端口、第一到第四切换开关。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王睿，倪文海，
申请(专利权)人：上海迦美信芯通讯技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31
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