[发明专利]一种应用于超高速模数装换器的采样保持电路

说明书

本发明公开了一种应用于超高速模数装换器的采样保持电路。电路共由4个电容、38个电阻和47个npn管组成，可以分为：输入缓冲模块(M1)，采样保持模块(M2、M3)和输出缓冲模块(M4)。M1是输入缓冲电路，可以把高速的输入信号和采样电容Ch隔离，同时也能提高输入信号的驱动能力和电路的无杂散动态范围的大小，有效降低电路的三次谐波失真；M2(M3)是采样保持模块，可以分为采样阶段和保持阶段，也是采样保持电路的核心模块；M4是输出缓冲电路，可以增大输出电流驱动后级电路并有效降低电路的三次谐波失真，减小总的谐波失真，提高信号噪声失真比和实际有效位数。本发明可以提高采样保持电路的采样率，同时拥有较高的精度和较好的线性度。

技术领域

本发明属于模数转换器设计领域，涉及一种应用于超高速的模数装换器的采样保持电路。

背景技术

模数转换器是许多电子系统的关键模块，而采样保持电路又是影响模数转换器性能的重要的子模块。在高速电路系统中，超高速模数转换器广泛应用，同时对超高速模数转换器的需求也逐渐增大，而采样保持电路作为影响超高速模数转换器性能的子模块，它的速度和精度也在不断提高。近年来，利用SiGe HBT工艺和InP HBT工艺设计高速、高精度的采样保持电路成为研究超高速的模数转换器的发展趋势。

传统的MOS工艺实现的采样保持电路的集成度高，功耗也比较低，但是它的速度很难达到几十GS/s以上，同时它的线性度也比较差。因此为了提高采样保持电路的速度和线性度，有必要研究使用HBT工艺实现的超高速采样保持电路。

发明内容

针对传统MOS工艺实现的采样保持电路的速度和线性度不高的缺点，本发明提出一种应用于超高速的模数装换器的采样保持电路(采样率达到10GS/s)。本发明通过使用SiGe HBT工艺实现了超高速采样保持电路，改进的输出缓冲电路结构有效降低了电路的三次谐波失真，从而提高了电路的无杂散动态范围(SFDR)和线性度，同时也提高了电路的信号噪声失真比(SNDR)。本发明解决了超高速的模数转换器对于采样保持电路高速性能的要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种应用于超高速模数装换器的采样保持电路，具体包括以下三个模块：

(1)M1是输入缓冲电路，由12个电阻、8个npn三极管和4个二极管连接的npn三极管组成，差分输入信号分别从三极管npn5和npn6的基极进入，经过输入缓冲电路缓冲后，分别从三极管npn1和npn2的集电极、三极管npn3和npn4的集电极进入到M2、M3的电路模块中；

(2)M2和M3是采样保持电路，由8个电阻、6个npn三极管、7个二极管连接的npn三极管、1个采样电容Ch和1个补偿电容C1组成，M2、M3通过两相不交叠的时钟信号控制采样保持电路的两种工作模式：采样模式和保持模式，M2和M3完全对称；

(3)M4是输出缓冲电路，由10个电阻、6个npn三极管和3个二极管连接的npn三极管组成，差分输入信号经过M1、M2、M3后，通过三极管npn21、npn22的基极进入到M4输出缓冲电路中，经过一级缓冲电路后，信号从三极管npn23、npn24的集电极输出，即整个采样保持电路的输出信号。

进一步，采样保持电路模块M2的工作过程为：当时钟跟踪信号P_track电平为高、时钟保持信号P_hold电平为低时，M2工作在采样模式，此时三极管npn13、npn9、npn11导通，三极管npn14、npn10、npn12断开；当时钟保持信号P_hold电平为高、时钟跟踪信号P_track电平为低时，M2工作在保持模式，此时三极管npn14、npn10、npn12导通，三极管npn13、npn9、npn11断开。