[发明专利]用于流水线型模数转换器的模拟参考电平缓冲器

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种用于流水线型模数转换器（ADC）的模拟参考电平缓冲器。

背景技术

流水线模数转换器由于速度快、分辨率高，是目前高速高精度模数转换器中广泛采用的结构。在流水线模数转换器中，其采样保持电路及其他后续电路中会大量使用开关。如图1所示，是现有简化的1.5-bit/Stage流水线模数转换器级模块，现有ADC级模块包括子模数转换器模块101，子数模转换器模块102和采样保持模块103。其中子模数转换器模块101包括两个比较器104和105,以及译码器106，译码器106输出数字信号Digital Output，子模数转换器模块101输出数字信号Digital Output为2位数据，2位数据的有效值分别为00，01和10；11为冗余码。子数模转换器模块102通过数字信号Digital Output对多路选择器（MUX）107的选择将数字信号Digital Output转换为模拟信号的输出。采样保持模块103通过开关S1、S2、S3、S4和S5的控制实现在采样模式和放大模式的切换，当开关S1、S2和S3闭合且开关S4和S5断开时，采样保持模块103为采样模式，采样保持模块103通过电容Cf和Cs对输入模拟信号Vi进行采样；当开关S1、S2和S3断开且开关S4和S5闭合时，采样保持模块103为放大模式，采样保持模块103通过对采样得到的采样模拟信号和子数模转换器模块102输出的模拟信号相减后通过放大器108放大。

由上可以看出，其中采样保持模块103中使用了5个开关，开关S1，S2，S3控制采样过程，S4和S5控制放大过程。在其它后续电路中也会大量使用开关，如在实际电路中，共模反馈电路，子数模转换器等结构中都要通过开关控制正常的工作时序。理想的开关在导通时电阻为0，但实际中所有的开关都会存在导通电阻，这相当于模数转换器中的电压信号要驱动很多的电阻负载。现有流水线模数转换器中，驱动开关的电压信号很难同时具备足够的电流来驱动开关，从而导致正常的工作时序无法维持。

如图1所示，流水线模数转换器中需要7个模拟参考电平，子数模转换器102的三个输出电平V_refp,V_com和V_refn，1.5-bit/Stage中的子模数转换器模块101的比较器104和105的两个比较电平±1/4V_ref，以及最后一级2-bit闪电式模数转换器中比较器的两个比较电平±1/2V_ref。但是子模数转换器模块101中的两个比较电平可以通过使比较器104和105的两个输入管的尺寸不对称而内嵌得到，闪电式模数转换器中比较器的比较电平可以采用两个输入管并联得到，因此最终只需要产生子数模转换器102的的3个模拟参考电平V_refp,V_com和V_refn。只要提高上述三个参考电平的驱动能力，就能有效驱动流水线模数转换器中的开关，使电路正常工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于流水线型模数转换器的模拟参考电平缓冲器，能使流水线型模数转换器的子模数转换器的三个模拟参考电平在保持电压基本不变的同时提高该三个模拟参考电平驱动开关的能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于流水线型模数转换器的模拟参考电平缓冲器，流水线型模数转换器的子模数转换器的输出电平包括3个模拟参考电平，第一模拟参考电平为高电平，第二模拟参考电平为共模电平，第三模拟参考电平为低电平，所述第一模拟参考电平大于所述第二模拟参考电平，所述第二模拟参考电平大于所述第三模拟参考电平；模拟参考电平缓冲器包括第一缓冲器、第二缓冲器和第三缓冲器。

所述第一缓冲器用于为所述第一模拟参考电平提供缓冲并提高所述第一模拟参考电平的驱动能力，所述第一缓冲器包括第一折叠式共源共栅放大器和第一源极跟随器；所述第一折叠式共源共栅放大器包括：

由第一NMOS管和第二NMOS管组成的共源输入管，所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的源极连接并接一电流源，所述第一NMOS管的栅极接所述第一模拟参考电平。