[发明专利]折叠电路和模数转换器

说明书

技术领域

本发明涉及折叠电路和包括该电路的模数转换器。

背景技术

图1是示出一般折叠电路的电路图。

该折叠电路10具有生成参考电压的梯形电阻(ladder resistor)11、具有交替连接的电流输出端的多个放大电路D1至D5、以及负载电阻R1和R2。

梯形电阻11具有接续连接在最大参考电压Vrt的供电端子和最小参考电压Vrb的供电端子之间的多个电阻R3至R6。其值顺次改变的多个参考电压Vrb、Vr1、Vr2、Vr3和Vrt被从以上述两个供电端子为起点的电阻间的各个节点输出。

多个放大电路D1至D5中的每一个将输入电压Vin和参考电压Vr(最大参考电压Vrt、最小参考电压Vrb或参考电压Vri(i＝1，2，3))进行比较，并根据输入电压Vin和参考电压Vr之间的差来输出电流(从输出端引出电流)。

图2是示出放大电路的电路示例的图示。

放大电路D1至D5中的每一个都通过形成差分对的两个NMOS晶体管12a和12b以及一个电流源13来配置，如图所示。输入信号的电压(输入电压Vin)被施加于NMOS晶体管12a的栅极，并且参考电压Vr被输入到另一个NMOS晶体管12b的栅极。NMOS晶体管12a和12b的源极被相互连接，并且通过电流源13中流动的电流被偏置。

当差分对(放大电路)以这样的方式通过电流源13被偏置时，其输入/输出特性变为图3中所示。

在图1的配置中，当考虑此输入/输出特性(图3)时，每当放大电路超过参考电压Vr时，引入差分对中的电流的晶体管被从施加了参考电压Vr的NMOS晶体管12b侧(下文中称为“正相输出侧”)切换到施加了输入电压Vin的NMOS晶体管12a侧(下文中称为“反相输出侧”)，如图2所示。通过输出电流的这种切换(操纵)，以顺次不同参考电压值Vr作为阈值的折叠波被生成。

接下来，将通过使用五个放大电路的示例给出折叠波的生成的说明(图1)。在放大电路D1至D5中，符号“-”表示对应于输入端子的端子侧是反相输出侧，另外的符号“+”表示对应于输入端子的端子是正相输出侧。

首先，在输入电压Vin和最小参考电压Vrb之间的关系为输入电压Vin＜Vrb的情况下，所有放大电路D1至D5的输出从正相输出侧输出输出电流。因此，当负载电阻R1中流动的电流(负载电流)被定义为Ir1并且负载电阻R2中流动的电流(负载电流)被定义为Ir2时，以下等式(1-1)和(1-2)成立：

[等式1]

Ir1＝3Io                (1-1)

Ir2＝2Io                (1-2)

接着，当输入电压Vin超过最小参考电压Vrb并小于下一个参考电压Vr1(Vrb＜输入电压Vin＜Vr1)时，通过超过施加于放大电路D1的最小参考电压Vrb的输入电压Vin，放大电路D1操纵其输出电流Io从正相输出侧转到反相输出侧，并且在此时，负载电阻R1和R2中流动的负载电流Ir1和Ir2被改变为如以下等式(2-1)和(2-2)中所示：

[等式2]

Ir1＝2Io                (2-1)

Ir2＝3Io                (2-2)

接着，当输入电压Vin超过参考电压Vr1并小于下一个参考电压Vr2(Vr1＜输入电压Vin＜Vr2)时，通过超过连接至放大电路D2的参考电压Vr1的输入电压Vin，放大电路D2操纵其输出电流Io从正相输出侧转到反相输出侧，并且在此时，负载电阻R1和R2中流动的负载电流Ir1和Ir2被改变为如以下等式(3-1)和(3-2)中所示：

[等式3]

Ir1＝3Io                (3-1)

Ir2＝2Io                (3-2)

在下文中，每当输入电压Vin顺次超过参考电压Vr2和Vr3时，放大电路D3、D4和D5操纵其输出电流Io从正相输出侧转到反相输出侧。这样，图4中所示的折叠波被生成。

在折叠电路中，如前面所说明的，输入信号的改变正好增加了折叠数，从而，输入波带(band)倾向于变低。因此，与控制时钟同步终止输入信号的改变的追踪/保持电路(track/hold circuit，T/H)通常被设置在输入级。因此，输入波带可以很容易地向高延伸到T/H的波带。