一种使用DC/DC转换器直接给高速ADC供电的结构的制作方法

文档编号:14478140
研发日期:2018/5/19

本实用新型涉及高速ADC芯片和DC/DC转换器芯片设计领域,具体涉及一种使用DC/DC 转换器直接给高速ADC供电的结构。



背景技术:

高速中等精度ADC一般应用于通信、软件无线电等高数据率的领域。由于高速中等精度ADC对基准电压和供电电源的纹波敏感,所以在保证ADC性能的情况下,传统的解决方案一:使用DC-DC转换器连接一个低压差线形稳压器(LDO)为ADC供电,使用基准电压缓冲器提供所需基准电压;传统的解决方案二:采取外部提供电源电压和所需基准电压。随着系统的数据采集速度需求不断提升,ADC的采样率和功耗也不断提升。解决方案一中为ADC提供电源电压的LDO的功耗以及基准电压缓冲器的功耗也将随之不断提升;解决方案二中,由于芯片需要通过金线与外部电路相连,金线会带来电压抖动,所以为了驱除抖动,芯片内部需要很大的去藕电容,因此将面临增大芯片面积,提高单芯片成本等问题。

在手机及各种移动设备中低功耗低成本设计的需求尤为突出。传统的低功耗设计通常是在各模块中优化各模块的功耗及效率,较少直接从系统设计上,优化功耗及效率。因此,为了解决上述的问题,结合ADC芯片的性能,对ADC和它周围的供电电路及基准电路进行联合设计,提高系统效率减小系统功耗还是很有必要的。



技术实现要素:

针对上述问题,本实用新型提供一种使用DC/DC 转换器直接给高速中等精度ADC提供电源电压和基准电压的结构。

本实用新型解决上述技术问题的方案如下:

一种使用DC/DC转换器直接给高速ADC供电的结构,包含两个独立的DC/DC转换器和需要被供电的模拟数字转换器(ADC),其特征在于,所述的两个独立的DC/DC转换器为DC/DC转换器a和DC/DC转换器b,DC/DC转换器a和DC/DC转换器b分别用于为模拟数字转换器(ADC)提供基准电压和电源电压。

所述的DC/DC转换器a提供高精度的电平,模拟数字转换器(ADC)的基准电压需要纹波小,所需电流负载能力小;DC/DC转换器b提供低精度的电平,模拟数字转换器(ADC)的电源电压可容忍大纹波,所需电流负载能力大。

所述的DC/DC转换器a和DC/DC转换器b可以使用开关电容类型或电感类型。

所述的模拟数字转换器(ADC)的采样精度在10位以下。

本实用新型产生了如下有益效果:

本实用新型结合ADC芯片和DC/DC转换器芯片的设计特点,达到解决问题的目标。

该实用新型中,模拟数字转换器(ADC)的种类不受局限,可以采取任何种类;DC/DC转换器的类型也不受局限,可以采用基于电感的DC/DC转换器或开关电容的DC/DC转换器。

本实用新型的两个独立的DC/DC转换器分别为ADC提供基准电压和电源电压,提供ADC基准电压的DC/DC转换器替代了传统解决方案中的基准电压缓冲器,提供ADC电源电压的DC/DC转换器替代了传统解决方案中的DC/DC转换器与低压差线形稳压器LDO的组合。

由于该方法中,两个DC/DC转换器和ADC在同一晶圆上,不需要用金线进行连接,所以不存在金线带来的电压抖动,从而也不需要大面积的去藕电容,避免了增加芯片面积增加生产成本。

附图说明

图1为本实用新型结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式,对本实用新型进行进一步的详细说明。

如图1所示,本实用新型一种使用DC/DC转换器直接给高速ADC供电的结构由DC/DC转换器a, DC/DC转换器b, ADC核c组成。去掉了有静态电流效率不高的LDO和基准电压缓冲器,减小了系统功耗,提高了系统效率;同时,本实用新型使用去藕电容的方法避免增大单芯片面积和成本。DC/DC 转换器a取代了为模拟数字转换器(ADC)提供基准电压的基准电压缓冲器; DC/DC 转换器b代替了传统解决方案中的DC/DC转换与LDO的组合,为模拟数字转换器(ADC)提供所需的电源电压。

传统解决方案认为模拟数字转换器(ADC)对基准电压和电源电压的纹波都是非常敏感的,但事实上它对基准电压纹波的敏感度和对电源电压纹波的敏感度是不同量级的,差距巨大。基准电压是ADC用来作为基准对输入信号进行比较的电平,作为一个衡量指标,基准电压的准确度直接影响ADC比较输出值的正确与否和ADC能够达到的采样精度;电源电压是提供ADC的电源需要的电平大小以及所需要消耗的电流,纹波只要不会过大引起电路饱和状态,正常状况下幅度在几十毫伏的纹波都是可以被接受的。

作为提供基准电压的DC/DC转换器a,只需要提供ADC的基准电压,电荷的转移量是非常少的(电荷转移量由采样电容的大小决定,而采样电容大小由热噪声决定。采样率几百兆、精度10位以下的ADC的采样电容在几百fF到几pF这个量级,可知其对应的电荷转移量级很小)。但作为提供模拟数字转换器(ADC)电源电压的DC/DC转换器b而言,需要提供整个ADC正常工作所需的电流。所以对于DC/DC转换器b来说,相对DC/DC转换器a,其负载会重很多,两个DC/DC转换器的负载差距完全不在一个数量级范围内。

所以,根据模拟数字转换器(ADC)对两种电平的不同精度和电流提供能力的不同需求,本结构采用两个独立的DC/DC转换器对其分别提供基准电压和电源电压。如图1所示,DC/DC转换器a提供高精度的电平(即需要纹波小),但电流负载能力小;DC/DC转换器b提供低精度的电平(即可容忍大纹波),但电流负载能力大。

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