[实用新型]一种用于流水线模数转换器的动态偏置产生电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种偏置电路，尤其涉及一种应用于流水线模数转换器上的偏置电路。

背景技术

随着半导体技术的日益发展，数字多媒体电子产品在人们的生活中扮演着举足轻重的作用。数字技术具有抗干扰能力和稳定性强、电路结构简单、设计方便、集成度高以及灵活性和可移植性的特点日益突出。而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，需经过模/数转换变成数字信号才可输入到数字系统中进行处理和控制，因而作为把模拟电量转换成数字量输出的接口电路-模数转换器是现实世界中模拟信号向数字信号的桥梁，是电子技术发展的关键和瓶颈所在。

由于流水线模数转换器可以在速度、功耗和芯片面积上实现最好的折中。目前，在高速、高精度模数转换器中流水线型模数转换器是主流产品。1987年第一个单片集成的CMOS流水线模数转换器设计成功。此后的几十年，这种结构的模数转换器不断得到改进。目前应用的流水线模数转换器芯片，以1.5bit每级，带数字校正的结构最为流行。主要是该结构的流水线模数转换器可以达到更高的速度、更大的校正范围。

流水线模数转换器一般由时钟发生电路、流水线转换结构、延时校准寄存器和数字校正电路构成。一般流水线转换结构是输入采样保持电路、n级流水子级转换电路、Flash ADC级联。随着流水线ADC技术的发展和工艺的进步，逐渐出现了省略第一级采样保持电路的流水线模数转换器、运放开环工作的流水线模数转换器、级间运放共享的流水线模数转换器等。采用这些新的设计思想的一个主要目的是降低芯片面积和功耗。特别是随着片上系统(SoC)的发展，模数转换器可以做为一个IP集成在整个系统上。这就对低功耗的模数转换器设计提出了更高的要求。在流水线模数转换器中，核心和消耗功耗最多的部分是采样保持电路和每一级的子流水线电路中的运算放大器。在流水线模数转换器中，运放要在半个时钟周期内保证信号建立到足够的精度。随着采样时钟频率的提高，对运放建立时间的要求就越来越严格。而现有技术中一般流水线模数转换器中，每一级的MDAC中的运算放大器都是采用的固定偏置。这样无论采样频率为多大，运放的功耗和建立时间都是固定的。要使运放工作在一个较宽的采样时钟频率下，运放的功耗和建立时间都要满足最高的采样频率要求，这样在较低的采样时钟频率下，运放设计的就会“过量”，消耗额外的功耗。

实用新型内容

本实用新型目的就是提供一种可以根据输入采样时钟的频率变化产生相应的偏置电平从而为模数转换器中的运算放大器提供偏置的偏置电路。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型的技术方案为：一种用于流水线模数转换器的动态偏置产生电路，该电路主要由一差分放大器和多级场效应管以及与受控于采样时钟的频率的变化而变化的可变电阻组成，其中，所述差分放大器的正输入端与一基准电压源相连接，差分放大器的输出端与第一级场效应管的栅极相电连接，差分放大器的负输入端与一输入电压相连接，且该输入电压与第一场效应管的漏极相电连接，所述可变电阻一端与输入电压相连接另一端接地，第二级场效应管的栅极与第一级场效应管栅极相电连接，第三级场效应管栅极与漏极相连接后并与第二级场效应管漏极相连，其后的多级场效应管各栅极与第三级场效应管栅极相连以构成第三级场效应管的镜像电流结构，在工作状态，采样时钟的频率变化使得所述各级场效应管的漏极输出电流发生相应的变化从而为流水线模数转换器中的各级运算放大器提供相应的偏置电平。

更进一步地，所述的输入电压与基准电压源电压值相等。

所述的可变电阻等效电路由两级相串联的反相器、多个场效应管以及电容组成，两反相器的输出端分别与第一场效应管、第二场效应管的栅极相电连接，且第一场效应管的栅极与第五场效应管、第六场效应管的栅极也相电连接，第二场效应管的栅极与第三场效应管、第四场效应管的栅极相电连接，第一场效应管、第二场效应管的漏极与第三场效应管、第五场效应管的源极相电连接，第一场效应管的源极与第三场效应管、第四场效应管的漏极相电连接，第二场效应管的源极与第五场效应管、第六场效应管的漏极相电连接，第四场效应管与第六场效应管的源极接地，第一电容与第二电容分别接第一场效应管和第二场效应管源极到地，采样时钟信号经所述两级反相器产生相位相反的两个时钟信号控制各场效应管的导通与截止从而轮流对第一电容与第二电容充放电以实现第一电容与第二电容上电阻的变化。

所述的第一电容与第二电容的电容值相等。

该电路还包括一端与所述的输入电压相电连接另一端接地的过滤电容。