一种新的二步法高速A／D转换器电路设计

第 4 1卷第 1期 2 O l 4年 1月

浙江大学学报(理学版 ) J o u r n a l o f Z h e j i a n g U n i v e r s i t y ( S c i e n c e E d i t i o n ) h t t p:// www. j o u r n a l s . z j u . e d u . c n/ s c i

V o J 1 . 4 1 NO . 1a n .2 01 4

一

种新的二步法高速 A/ D转换器电路设计周选昌，胡晓慧(浙江大学城市学院信息与电气工程学院，浙江杭州 3 1 0 0 1 5 )

摘要：通过对二步法 A/ D转换器的电路结构及理论分析，提出了一种新的二步法 A/ D转换器电路结构设计 .该设计避免了使用传统二步法转换器结构中的运算放大器，可有效地提高转换器的转换速度与转换精度.仿真结果表明，该二步法的 A/ D转换器不仅功能正确且电路结构简单 .

关键词： A/ D转换器；D/ A转换器；二步法

中图分类号： TN 4 3

文献标志码： A

文章编号： 1 0 0 8— 9 4 9 7 ( 2 0 1 4 ) 0 1— 0 3 5— 0 3

Z HOU X u a n c h a n g, HU X i a o h u i ( S c h o o l o f I n f o r ma t i o n& El e c t r i c E n g i n e e r i n g, Z e j i a n g U n i v e r s i t y C i t y C o l—l e g e,H a n g z h o u 3 1 0 0 1 5,C h i n a)

A n o v e l c i r c u i t d e s i g n o f h i g h s p e e d i n g A/ D c o n v e r t e r b a s e d o n t wo - s t e p me t h o d .J o u r n a l o f Z h e j i a n g Un i v e r s i t y ( S c i—e n c e Ed i t i o n ),2 0 1 4, 4 1 ( 1 ): 0 3 5— 0 3 7

Ab s t r a c t:Th e c i r c u i t a r c h i t e c t u r e a n d ma t h e ma t i c a l e x p r e s s i o n f o r t wo— s t e p A/ D c o n v e r t e r a r e a n a l y z e d,b a s e

d o n wh i c h a n o v e l t wo— s t e p h i g h~ s p e e d i n g A/ D c o n v e r t e r i s p r o p o s e d .I n t h e n e w a r c h i t e c t u r e,t h e ADC i s d e s i g n e dwi t h o u t t h e a mp l i f i e r,wh i c h ma k e s t h e c o n v e r t s p e e d a n d p r e c i s i o n b e i mp r o v e d .Th e s i mu l a t i o n r e s u l t s h o ws t h a t i t h a s a s i mp l e a r c h i t e c t u r e a n d c o r r e c t f u n c t i o n .

Ke y Wo r d s:A/ D c o n v e r t e r;D/ A c o n v e r t e r;t wo— s t e p me t h o d

理为：首先将输入模拟信号通过高 4位的全并行

0 引言在模拟一数字转换电路中，全并行 AD C( F u l l P a r a l l e l o r F l a s h )是转换速度最快的电路结构.然而，随着转换精度的提高，全并行 ADC需要大量的比较器，如对于位 (≥ 6 )的全并行 AD C,它需要 2”个标准电阻和 2”一1个比较器 _ 1],这极不利于电路结构的小型化和低功耗.研究人员对此开展了大量的研究，提出了分步法 ( Mu l t i— S t e p ) _ 2 ]的 A/ D转

AD C转换为 b ~b ,然后通过 D AC还原出模拟量，并与原输入模拟信号比较，找出相应的差量

(也称为剩余信号 ),然后利用运算放大器将剩余信号放大 2倍后，通过低 4位的全并行 AD C转换为 b 3~6。 .

在传统二步法 AD C中，由于采用了运算放大器实现剩余信号的放大处理，它的优点是可以降低低 4位 AD C中比较器的灵敏度要求 .然而由于运算放大器的引入，也带来了极为不利的因素，如

换电路结构，此转换电路是通过牺牲速度来获得在器件规模、功耗、芯片面积等方面的优势的. 在分步法

的 A/ D转换器中，二步法 ( Ha l f -F l a s h o r T wo— S t e p )转换方式在速度上仅次于全并

运算放大器的摆率 (速度 )、温漂、功耗等，导致剩余信号的精度显著下降，也严重影响了 AD C的转换速度 .本文将通过 A/ D转换的理论分析，进一步开展基于二步法的高速 A/ D转换器电路结构研究.

行 AD C l 2] . 8位的传统二步法 A/ D转换器工作原收稿日期： 2 0 1 2 - 1 2 - 1 9 .

基金项目：国家自然科学基金资助项目 ( 6 0 9 7 1 0 6 1 );浙江省教育厅基金资助项目( Y2 0 1 1 2 1 0 1 2 );杭州市重点学科建设资助项目 作者简介：周选昌( 1 9 6 7一),男，硕士，副教授，主要从事数字集成电路设计与数字电子学方向的研究 . *通信作者， E - ma i l: h u x h@Z U C C . e d u . c n .

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