[发明专利]一种低功耗中速ADC采样电路模块

说明书

本发明公开了混合信号电路系统技术领域的一种低功耗中速ADC采样电路模块，首先选取一个中等增益运算放大器，然后根据电路仿真结果估算运放增益A和寄生电容C_p，然后根据开关电容放大电路的目标放大倍数来推导出非对称电容C₁和C₂的比率，并使用MIMCAP和版图技巧来辅助实现不对称电容之间的精确匹配；本发明对运算放大器的增益要求大大降低，减少了运算放大器的设计复杂度，提高了稳定性，而且能抵消从有限的增益和运放输入寄生电容的影响，更重要的是，大大降低了运算放大器功耗，并减小了运放及整个开关电容放大器的面积，从而提高了系统性能和品质。

技术领域

本发明涉及混合信号电路系统技术领域，具体涉及一种低功耗中速ADC采样电路模块。

背景技术

开关电容放大电路广泛应用于各种模数转换器如PipelineADC和 Delta-SigmaADC以及其它的混合信号电路系统如滤波器，数模转换器等。如图1，和连续时间的电阻反馈放大器(左图)相比，开关电容放大器(右图)对放大器内部运放的负载影响很小，而且没有电阻造成的热噪声，所以更易于获得精确的放大倍数(通常<1/1000精确度)；传统的开关放大电路使用对称电容来实现电荷转移，为了保证电荷转移的精确性，通常采用的半导体工艺可以在同一芯片上生成高度对称的电容(通常<1/1000误差)。

为了克服运放有限增益对放大器放大倍数精度的影响，运放的增益都设计得极高(通常80--90分贝)，这样使得运放的功耗巨大。通常在开关电容典型应用如Pipeline模数转换器(ADC)就需要使用10 个或更多的开关电容放大器，所以这样使得模数转换器的功耗过高，对于电池驱动的系统有极大的负面影响。基于此，本发明设计了一种低功耗中速ADC采样电路模块，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低功耗中速ADC采样电路模块，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低功耗中速ADC 采样电路模块，包括运放增益A、寄生电容C_p、非对称电容C₁和C₂，包括以下步骤：

S1，选取一个中等增益运算放大器；

S2，根据电路仿真结果估算所述运放增益A和运算放大器输入端的寄生电容C_p；

S3，根据开关电容放大电路的目标放大倍数来推导出的比率。

优选的，所述中等增益运算放大器的增益约为40分贝。

优选的，所述开关电容放大电路非理想特性的分析作为基础，有目的的使用低增益的运放，并使用非对称电容特性进行补偿。

优选的，所述开关电容放大电路同时对其它的非理想特性进行补偿。

优选的，所述的比率，选取输入电容作为电容的基本单元，使用不同数目的基本单元来构造输入电容和反馈电容，并在周围采用相同基本单元作为虚拟电容来达到精确匹配的目的。

优选的，所述S3使用MIMCAP和版图技巧来辅助实现非对称电容C₁和C₂之间的精确匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过选取一个中等增益运算放大器，然后根据电路仿真结果估算运放增益A和寄生电容C_p，然后根据开关电容放大电路的目标放大倍数来推导出非对称电容C₁和C₂的比率，并使用MIMCAP和版图技巧来辅助实现不对称电容之间的精确匹配。这样对运算放大器的增益要求大大降低，减少了运算放大器的设计复杂度，提高了稳定性，而且能抵消从有限的增益和运放输入寄生电容的影响，更重要的是，大大降低了运算放大器功耗，并减小了运放及整个开关电容放大器的面积，从而提高了系统性能和品质。