[发明专利]相关的双采样模数转换器

说明书

描述消除kT/C采样噪声和残差放大器采样噪声、同时还减少流水线模数转换器电路中的功耗的技术。

要求优先权

本专利申请要求享有2018年2月20日提交的标题为“相关的双采样模数转换器”的美国专利申请No.15/899,883(代理人案卷No.3867.SOlUS1)的优先权，并授权为美国专利No.10,128,859，其通过引用整体并入本文。

技术领域

该文件通常但不限于集成电路，尤其涉及模数转换器电路和系统。

背景技术

在许多电子应用中，模拟输入信号被转换成数字输出信号(例如，用于进一步的数字信号处理)。例如，在精密测量系统中，电子设备具有一个或多个传感器以进行测量，并且这些传感器可以生成模拟信号。然后可以将模拟信号作为输入提供给模数转换器(ADC)电路，以生成数字输出信号以进行进一步处理。在另一个实例中，在移动设备接收机中，天线可以基于在空中携带信息/信号的电磁波来产生模拟信号。然后可以将天线产生的模拟信号作为输入提供给ADC，以产生数字输出信号以进行进一步处理。

发明内容

流水线ADC电路中的噪声源可能包括电容器DAC电路的kT/C采样噪声和放大器的残差放大器采样噪声。kT/C采样噪声与采样电容的大小成反比。较大的采样电容器产生的噪声较小。但是，较大的采样电容器可能难以驱动并且实际上会占据较大的芯片面积。

通过使用本公开的各种技术，采样噪声与采样电容器的尺寸之间的反比例关系不再成立。采样电容器的尺寸可以大大减小，这可以减小管芯面积并降低ADC的功耗，并且可以使用相关双采样(CDS)技术消除kT/C采样噪声。

在一些方面，本公开涉及一种执行模数转换的方法。该方法包括：将模拟输入信号耦合到流水线模数(ADC)电路的第一级的第一ADC电路和所述第一级的数模转换器(DAC)电路；打开开关以将所述第一级的DAC电路与偏置电压去耦，该打开导致在所述第一级的DAC电路上产生噪声电荷；采样所述噪声电荷的表示；将所述第一级的第一ADC电路的输出加载到所述第一级的DAC电路上，以产生残差和所述噪声电荷的组合；采样所述残差和所述噪声电荷的组合的表示；和确定所述噪声电荷的采样表示与所述残差和所述噪声电荷的组合的采样表示之间的差，以消除所述噪声电荷。

在一些方面，本公开涉及一种对模拟输入信号执行模数转换的方法。该方法包括：将模拟输入信号耦合到流水线模数ADC电路的第一级的ADC电路；将所述第一级的第一ADC电路的输出加载到所述第一级的DAC电路上；打开开关以将所述第一级的DAC电路与偏置电压去耦，该打开导致在所述第一级的DAC电路上产生噪声电荷；采样所述噪声电荷的表示；将所述模拟输入信号耦合到所述第一级的DAC电路上以产生残差和所述噪声电荷的组合；采样所述残差和所述噪声电荷的组合的表示；和确定所述噪声电荷的采样表示与所述残差和所述噪声电荷的组合的采样表示之间的差，以消除所述噪声电荷。

在一些方面，本公开涉及流水线模数转换器(ADC)电路。电路包括：所述流水线ADC电路的第一级的第一ADC电路；耦合到所述第一ADC的输出的数模转换器(DAC)电路；和控制电路，被配置为控制多个开关的操作以：将模拟输入信号耦合到第一级的DAC电路和第一级的第一ADC电路上；打开开关以将所述第一级的DAC电路与偏置电压去耦，该打开导致在所述第一级的DAC电路上产生噪声电荷和在耦合到所述DAC电路的放大器电路的输出处产生噪声电荷的表示；采样所述噪声电荷的表示；将所述第一级的第一ADC电路的输出加载到所述第一级的DAC电路上，以在所述放大器的输出处产生残差和所述噪声电荷的组合的表示；采样所述残差和所述噪声电荷的组合的表示；和确定所述噪声电荷的采样表示与所述残差和所述噪声电荷的组合的采样表示之间的差，以消除所述噪声电荷。