[发明专利]一种用于两步单斜式模数转换器的细量化斜坡发生器

权利要求书

1.一种两步单斜式模数转换器的细量化斜坡发生器，其特征在于：包括顶部钳位运放模块201，底部钳位运放模块202，电阻阵列和开关阵列电路模块203，数字逻辑控制模块204，输出缓冲器模块205，NNMOS管MN2和PMOS管MP2；

顶部钳位运放模块201的输出端接NNMOS管MN2的栅极，正输入端外接固定高电位VFT，负输入端接电阻阵列和开关阵列电路模块203中顶部电阻阵列和开关阵列Res_Array_Top的IN1端，电流镜端NB1接到NNMOS管MN2的源极；顶部钳位运放模块201将电阻阵列和开关阵列电路模块203中Res_Array_Top的IN1端钳位到VFT电位，并通过电流镜支路NB1给MN2的源端注入电流ib1；

底部钳位运放模块202的输出端接PMOS管MP2的栅极，正输入端外接固定低电平VFB，负输入端接电阻阵列和开关阵列电路模块203中底部电阻阵列和开关阵列Res_Array_Bottom的IN2端，电流镜端NB2接到PMOS管MP2的源极；底部钳位运放模块202将电阻阵列和开关阵列电路模块203中Res_Array_Bottom的IN2端钳位到VFB电位，并通过电流镜支路NB2给MP2的源端注入电流ib2；

电阻阵列和开关阵列电路模块203由Res_Array_Top和Res_Array_Bottom两个电阻串和开关阵列组成，其中每个电阻串由2^N个单位电阻Res_unite串联组成，两个电阻串之间串联；两个开关阵列分别由2^N+1个开关组成，每个单位电阻的端口均与一个开关一一对应相接，开关另一端接到IN1或者IN2端；开关阵列用于控制接入到顶部钳位运放模块201和底部钳位运放模块202之间的单位电阻数目；Res_Array_Top和Res_Array_Bottom的IN1端和IN2端分别接到顶部钳位运放和底部钳位运放的负输入端，分别将IN1端和IN2端钳位到VFT和VFB；同时开关每次切换过程中，分别保证Res_Array_Top的IN1端与Res_Array_Bottom的IN2端之间的电阻值始终维持单位电阻数目相同，使流过电阻串的电流为恒定值，产生固定的电压Step值；

数字逻辑控制模块204的输出端DCTL1:2^N+1接电阻阵列和开关阵列电路模块203中开关阵列的控制信号端S1:2^N+1；数字逻辑控制模块204采用格雷码译码器来转换逻辑控制电路，利用时钟信号CLK_IN分频产生依次高电平的DCTL1:2^N+1的逻辑电平控制开关阵列S1:2^N+1的N+1个开关依次开启，从而控制接入到顶部钳位运放模块201和底部钳位运放模块202之间的电阻值，在开关切换的过程中，保证Res_Array_Top的IN1端与Res_Array_Bottom的IN2端之间的单位电阻数目始终相同，从而能够保证每次开关切换过程中，流过斜坡发生器的电阻阵列和开关阵列电路模块203的电流始终为固定值；

输出缓冲器模块205正输入端外接固定低电平VFB，VFB通过R1接到输出缓冲器模块205运放A的正输入端；输出缓冲器模块205负输入端接PMOS管MP2的源极，MP2的源极电压作为输出缓冲器模块205的输入信号，并通过电阻R2接到输出缓冲器模块205运放A的负输入端；运放A的输出端VOUT通过R3电阻将VOUT反馈到输出缓冲器模块205运放A的负输入端，此时VFB作为输出缓冲器模块205的共模电平，以实现输出缓冲器模块205的共模固定不变；

R1和R2为输出缓冲器模块205的输入电阻，R2的电阻值远大于输出缓冲器模块205输入信号的内阻，且R1的电阻值和R2相同，以提高输出缓冲器模块205输入端电阻的匹配度；R3为输出缓冲器模块205的反馈电阻，R3的电阻值大小根据输出缓冲器模块205的放大倍数，以及输出缓冲器模块205运放A的输出幅度、输出电流来确定；

PMOS管MP2的漏极接低电平地GND，栅极接底部钳位运放模块202的输出端，源极接V_DAC，并于输出缓冲器模块205的负输入端相接，衬底接固定低电平VFB；PMOS管MP2的源极通过单位电阻Res_Unite_4与电阻阵列和开关阵列电路模块203的电阻串Res_Array_Bottom连接，以保证此时PMOS管的衬底电压始终高于PMOS管MP2的源极电压，从而能保证PMOS管MP2的衬底电压始终高于PMOS管MP2的栅极电压、源极电压和漏极电压；

NNMOS管MN2的漏极接电源电平VDD，栅极接顶部钳位运放模块201的输出端，源极接到NBI端，并与单位电阻Res_Unite_3的一端相接，衬底接低电平GND；NNMOS管MN2的源极通过单位电阻Res_Unite_3与电阻阵列和开关阵列电路模块203的电阻串Res_Array_Top连接，与单位电阻Res_Unite_4匹配;

所述输出缓冲器模块205包括运放A、电阻R1、电阻R2和电阻R3；通过细调运放A的电容C和电阻R实现零极点相消。