[发明专利]模数转换器模拟前端电路

说明书

本发明公开了一种模数转换器模拟前端电路，包括钳位保护电路和差分放大电路，其中钳位保护电路与外部输入信号连接，用于在外部输入信号超出预设阈值区间时对模数转换器进行保护；差分放大电路与钳位保护电路连接，用于对外部输入信号进行放大。本发明有效地避免外部输入信号超出预设阈值区间时对模数转换器造成损坏，提高模数转换器工作电压范围灵活度；设置输入电阻使得模数转换器模拟前端电路可以直接与外部输入信号连接；不需增加专门驱动模块，大大降低了生产成本，降低功耗，提高使用便捷度。

技术领域

本发明涉及模数转换集成电路领域，尤其涉及一种应用于模数转换器前端的模数转换器模拟前端电路。

背景技术

随着现如今高质量多媒体以及高速通信的高速发展，模数转换器(ADC)的设计要求逐渐提高，例如需更高的精度、更高的采样率以及低功耗等。其中，低功耗设计对于便携式设备尤为重要。同时IEEE 802.11标准也正逐渐向着更高带宽以及更大信噪比(SNR)需求来制定。更进一步随着CMOS管工艺的先进发展，低功耗高性能的模数转换器(ADC)也具有了可实现性。

但是随着便携式设备的需求和晶体管特征尺寸的持续减小，集成电路设计者仍存在诸多挑战，例如：一方面，随着集成度的不断提高，造成模数转换器(ADC)功耗上升；另一方面，特征尺寸的减小会使得模数转换器(ADC)的击穿电压和可靠性不断降低，进而影响器件的性能。对于一款高精度的模数转换器(ADC)，灵活的工作电压范围尤为重要。

传统的模数转换器(ADC)输入阻抗均较低，但为达到最优性能，需在芯片前端增加专门的驱动模块，以实现对模拟输入信号的幅度调整、缓冲、滤波等，针对性的实现对单一芯片的驱动，大大增加了生产成本，使用时也更加复杂。因此，宽输入范围的ADC模拟前端电路是有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的模数转换器工作电压范围灵活度低，功耗较高，且需要增加专门驱动模块，大大增加了生产成本，使用存在诸多不便。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种模数转换器模拟前端电路，包括：

钳位保护电路，与外部输入信号连接，用于在所述外部输入信号超出预设阈值区间时对模数转换器进行保护；

差分放大电路，与所述钳位保护电路连接，用于对所述外部输入信号进行放大。

优选地，所述钳位保护电路包括依次连接的外部输入信号接入端、输入电阻和第一比较单元，所述输入电阻与所述第一比较单元连接端还连接有第二比较单元；

所述第一比较单元，用于在所述外部输入信号低于所述预设阈值区间时对所述模数转换器进行充电保护；

所述第二比较单元，用于在所述外部输入信号高于所述预设阈值区间时对所述模数转换器进行放电保护。

优选地，所述第一比较单元包括第一模拟比较器以及与所述第一模拟比较器输出端连接的充电控制开关，所述第二比较单元包括第二模拟比较器以及与所述第二模拟比较器输出端连接的放电控制开关；

所述第一模拟比较器，用于将所述差分放大电路的反馈电压与第一比较参考电压进行比较，以判断所述外部输入信号是否低于所述预设阈值区间；

所述第二模拟比较器，用于将所述差分放大电路的反馈电压与第二比较参考电压进行比较，以判断所述外部输入信号是否高于所述预设阈值区间。

优选地，所述第一模拟比较器和第二模拟比较器均包括电压选择电路和比较电路；

所述电压选择电路包括两个PMOS管，所述两个PMOS管的漏极连接作为所述电压选择电路的输出端，所述两个PMOS管的源极分别作为所述电压选择电路的两个选择引脚，所述两个PMOS管的栅极通过反相器连接；