[发明专利]用于多通道交替式模数转换器（ADC）的使用源极跟随器的共源共栅A类差分参考缓冲器

说明书

一种具有多个分支的参考缓冲器。每个分支具有上晶体管、下晶体管和作为串联的尾装置的电阻或电流源。上(下)晶体管的源极或发射极生成上(下)参考电压。这种源极跟随器晶体管配置具有低输出阻抗和大电流。上(下)晶体管的栅极或基极由第一(第二)控制节点驱动。控制分支具有串联的上晶体管、下晶体管和尾装置。对于上、下晶体管，源极和栅极、或发射极和基极连接在一起，并生成上、下控制节点。可替代地，上(下)晶体管的栅极或基极由接收上(下)带隙电压和作为负反馈的上(下)控制节点的运算放大器驱动。

技术领域

本发明涉及参考电压缓冲器，并且更特别地，涉及用于交替式模数转换器(ADC)的并行源极跟随器高速参考缓冲器。

背景技术

模数转换器(ADC)被广泛地用于许多应用中。一些应用需要高精度和高采样速度。高精度可以使用诸如8位到12位精度的多位ADC来实现。还需要非常精确的电压参考。带隙参考可以提供这样的精度，但是，带隙参考不能直接提供更高速的ADC所需的低阻抗和更高的电流。可添加参考缓冲器来缓冲带隙参考，以提供低阻抗、大电流驱动参考。

图1A示出了具有参考缓冲器的现有ADC。差分模拟输入缓冲器14接收差分模拟电压Ainp、Ainn，对差分模拟电压Ainp、Ainn进行缓冲以将差分电压输入Vinp、Vinn驱动到ADC100。ADC 100将差分输入电压与参考电压Vrefp、Vrefn进行比较，以确定与该输入电压等效的数字码DCODE，根据ADC的分辨率，这具有+/-0.5LSB量化误差。分辨率越高，则量化误差越小。

带隙参考发生器102使用带隙装置生成参考电压Vrp、Vrn。来自带隙参考发生器102的驱动电流不足以直接将输入电压参考驱动到ADC 100，因为ADC 100的高速操作需要电压参考对阵列电容进行非常快速的充放电。

参考缓冲器10接收带隙参考电压Vrp、Vrn，并使用更强的驱动电路对其进行缓冲，以生成输入到ADC 100的Vrefp、Vrefn。

图1B示出了需要来自参考电压输入的大电流的ADC中的电容阵列。转换器101具有电容20、26、28的加权阵列，它们共享到比较器12的输入端的电荷，当比较器的+输入端的电压高于-输入端的电压时，比较器12生成为1的数字位VCOMP。

控制器或定序器(未示出)控制开关16、18，开关16、18允许将各种电压切换到电容20、26、28的外极板或顶极板。每个开关可以单独控制。可利用逐次逼近(SA)程序来相继接通或关断较小的电容，以测试不同的数字值，从而查看哪个数字值最接近于模拟输入电压。

例如，可通过将所有开关16、18设置成将共模电压VCM连接到所有电容20、26、28的外极板来初始化转换器101。也可通过均衡开关(未示出)来将比较器12的+和-输入线驱动到VCM。可使用1:1电阻分压器作为参考电压之间的中点(如(Vrefp-Vrefn)/2)生成VCM。

然后，在采样阶段中，可通过开关16、18将真正的模拟电压Vinp施加到内(底)极板与比较器12的+输入端连接的所有电容20、26的外极板，而通过开关16、18将补充模拟电压Vinn施加到内极板与比较器12的-输入端连接的所有电容20、28的外极板。因此，将差分模拟输入电压采样到电容20、26、28的极板中。

接着，在评估阶段期间，开关16、18将VCM驱动到所有输出极板，但是逐次逼近程序相继测试利用参考电压而不是VCM驱动的更小的电容。

例如，当测试最高有效位(MSB)电容26、28时，上开关18将参考Vrefn连接到MSB电容26的外极板，而下开关18将参考Vrefp连接到MSB电容28的外极板。这种切换导致电荷共享并且电荷在MSB电容26、28与到比较器12的+和-输入线之间偏移，这可能会翻转数字输出VCOMP。SA程序可以观察VCOMP的翻转，并设置成作为结果清除逐次逼近寄存器(SAR)中的位。通过相继测试更小的电容20，SA程序可以用模拟输入电压的较好的近似来填充SAR。