DE102019107170A1 - LOW-POWER AMPLIFIER STRUCTURES AND CALIBRATIONS FOR LOW-POWER AMPLIFIER STRUCTURES - Google Patents

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Abstract

Verstärker können in Pipeline-ADCs und Pipeline-SAR-ADCs als Zwischenstufenverstärker aufgefunden werden. Die Verstärker können in manchen Fällen Verstärkungen in Hochgeschwindigkeits-Track-and-Hold-Schaltungen implementieren und bereitstellen. Die Verstärkerstrukturen können Open-Loop Verstärker bzw. ungeregelte Verstärker sein und die Verstärkerstrukturen können in MDACs und Abtastern von Hochgeschwindigkeits-ADCs verwendet werden. Die Verstärker können ohne Rücksetzung und mit unvollständiger Einschwingung eingesetzt werden, um ihre Geschwindigkeit zu maximieren und ihren Leistungsverbrauch zu minimieren. Die Verstärker können kalibriert werden, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern.Amplifiers can be found in pipeline ADCs and pipeline SAR ADCs as interstage amplifiers. The amplifiers may in some cases implement and provide gains in high-speed track-and-hold circuits. The amplifier structures may be open loop amplifiers and the amplifier structures may be used in MDACs and high speed ADC samplers. The amplifiers can be used without reset and with incomplete oscillation to maximize their speed and minimize their power consumption. The amplifiers can be calibrated to improve performance.

Description

PRIORITÄTSDATENPRIORITY DATA

Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität und empfängt den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 62/646,181 und dem Titel „LOW POWER AMPLIFIER STRUCTURES AND CALIBRATIONS FOR THE LOW POWER AMPLIFIER STRUCTURES“, eingereicht am 21. März 2018, die hiermit in ihrer Gesamtheit eingeschlossen wird.The present patent application claims priority and receives the benefit of the provisional US patent application serial no. 62 / 646.181 and entitled "LOW POWER AMPLIFIER STRUCTURES AND CALIBRATIONS FOR THE LOW POWER AMPLIFIER STRUCTURES", filed March 21, 2018, which is hereby incorporated in its entirety.

TECHNISCHES GEBIET DER OFFENBARUNGTECHNICAL FIELD OF THE DISCLOSURE

Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet integrierter Schaltungen, insbesondere Niederleistungsverstärkerstrukturen und Kalibrationen für die Niederleistungsverstärkerstrukturen.The present disclosure relates to the field of integrated circuits, particularly low power amplifier structures and calibrations for the low power amplifier structures.

HINTERGRUNDBACKGROUND

In vielen elektronischen Anwendungen wandelt ein Analog-Digital-Wandler (ADC: Analog-to-Digital Converter) ein analoges Eingangssignal in ein digitales Ausgangssignal um, z. B. für eine zusätzliche Digitalsignalverarbeitung oder zur Speicherung durch digitale Elektronik. Allgemein gesagt, können ADCs analoge elektrische Signale, die Realweltphänomene, z. B. Licht, Schall, Temperatur, elektromagnetische Wellen oder Druck, repräsentieren, für Datenverarbeitungszwecke übersetzen. Beispielsweise nimmt in Messsystemen ein Sensor Messungen vor und erzeugt ein analoges Signal. Das analoge Signal würde dann einem ADC als ein Eingang bereitgestellt werden, um ein digitales Ausgangssignal für eine zusätzliche Verarbeitung zu erzeugen. In einem anderen Fall erzeugt ein Sender ein analoges Signal unter Verwendung elektromagnetischer Wellen, um Informationen in der Luft zu führen, oder ein Sender überträgt ein analoges Signal, um Informationen über ein Kabel zu führen. Das analoge Signal wird dann einem ADC an einem Empfänger als ein Eingang bereitgestellt, um ein digitales Ausgangssignal z. B. für eine zusätzliche Verarbeitung durch digitale Elektronik zu erzeugen.In many electronic applications, an analog-to-digital converter (ADC) converts an analog input signal into a digital output signal, e.g. B. for additional digital signal processing or for storage by digital electronics. Generally speaking, ADCs can be analog electrical signals representing real-world phenomena, e.g. As light, sound, temperature, electromagnetic waves or pressure, translate for data processing purposes. For example, in measurement systems, a sensor takes measurements and generates an analog signal. The analog signal would then be provided to an ADC as an input to produce a digital output signal for additional processing. In another case, a transmitter generates an analog signal using electromagnetic waves to carry information in the air, or a transmitter transmits an analog signal to carry information over a cable. The analog signal is then provided to an ADC at a receiver as an input to provide a digital output, e.g. B. for additional processing by digital electronics.

Aufgrund ihrer breiten Anwendbarkeit in vielen Anwendungen können ADCs an Orten, wie etwa Breitbandkommunikationssystemen, Audiosystemen, Empfängersystemen usw., aufgefunden werden. Das Gestalten eines Schaltkreises in einem ADC ist keine triviale Aufgabe, da jede Anwendung unterschiedliche Bedürfnisse für die Leistungsfähigkeit, die Leistung, die Kosten und die Größe aufweisen kann. ADCs werden in einem breiten Anwendungsbereich verwendet, einschließlich Kommunikation, Energie, Gesundheitswesen, Instrumentierung und Messung, Motor- und Leistungssteuerung, industrieller Automatisierung und Luft- und Raumfahrt/Verteidigung. Wenn die Anzahl von Anwendungen, die ADCs benötigen, zunimmt, nimmt auch die Notwendigkeit für eine schnelle und genaue Umwandlung mit niedriger Leistung zu.Because of their wide applicability in many applications, ADCs can be found in locations such as broadband communication systems, audio systems, receiver systems, and so on. Designing a circuit in an ADC is not a trivial task because each application may have different performance, performance, cost, and size needs. ADCs are used in a wide range of applications, including communications, energy, healthcare, instrumentation and measurement, engine and power control, industrial automation, and aerospace / defense. As the number of applications requiring ADCs increases, so does the need for fast and accurate low power conversion.

Figurenlistelist of figures

Um ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Offenbarung und der Merkmale und Vorteile davon zu vermitteln, wird nun auf die folgende Beschreibung Bezug genommen, die in Verbindung mit den begleitenden Figuren erfolgt, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Teile repräsentieren, in welchen gilt:

  • 1 stellt ein Blockdiagramm eines Pipeline-ADC dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 2 stellt eine multiplizierende Digital-Analog-Wandler-Schaltungsstruktur mit einem Verstärker mit geschlossener Schleife (Closed-Loop Verstärker bzw. geregelter Verstärker oder Regelverstärker) dar;
  • 3 stellt eine beispielhafte Multiplizierender-Digital-Analog-Wandler-Schaltungsstruktur mit einem Open-Loop Verstärker (Verstärker mit offener Schleife bzw. offener oder ungeregelter Verstärker) dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 4-24 stellen verschiedene beispielhafte Open-Loop Verstärker dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 25 veranschaulicht eine beispielhafte Verstärkungsboosterschaltung, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung.
  • 26-30 stellen verschiedene beispielhafte Open-Loop Verstärker dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 31-32 stellen beispielhafte analoge Tracking-Schaltungen zum Erzeugen einer Gate-Spannung VG zum Ansteuern eines Gates eines Lasttransistors dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 33 stellt ein Blockdiagramm eines Pipeline-ADC mit in die Signalpfade injizierten Dither-Signalen dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 34 veranschaulicht eine Kalibrations-Dither-Injektion für eine nichtlineare Kalibration eines Verstärkers, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 35 veranschaulicht eine Linearisierungs-Dither-Injektion zum Desensibilisieren einer Kalibration gegenüber der Eingangssignalverteilung, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 36 veranschaulicht eine Injektion von sowohl Kalibrations- als auch Linearisierungs-Dither-Injektion, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 37 veranschaulicht eine Injektion einer Kalibrations-Dither-Injektion, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 38 veranschaulicht eine Verstärkungskalibration mit analoger Korrektur, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 39 stellt ein variables Dämpfungsglied in einem Frontend eines ADC dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 40-41 stellen beispielhafte variable Dämpfungsgliedschaltungen dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung.
  • 42 veranschaulicht eine Memory- und Kickback-Kalibration, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 43 veranschaulicht einen multiplizierenden Digital-Analog-Wandler mit offener Schleife, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 44 stellt ein Timing-Diagramm von Abtastschaltern dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 45-46 stellen eine Digitalsignalverarbeitung zum Aktualisieren von Koeffizienten dar, um Kickback- und Memory-Fehler anzusprechen, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 47 stellt einen multiplizierenden Digital-Analog-Wandler mit offener Schleife dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 48-50 veranschaulichen verschiedene Techniken zur Kalibrations- und Linearisierungs-Dither-Injektion, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 51 veranschaulicht eine gemeinsame Nutzung eines Verstärkers, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 52 stellt ein Timing-Diagramm für den Schaltkreis 5100 von 51 dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 53 veranschaulicht eine gemeinsame Nutzung eines Verstärkers, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung;
  • 54 stellt ein Wandlersystem dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung; und
  • 55 stellt einen anderen beispielhaften Open-Loop Verstärker dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung; und
  • 56 stellt einen beispielhaften IntegrationsOpen-Loop Verstärker dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung.
In order to provide a more complete understanding of the present disclosure and the features and advantages thereof, reference is now made to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, wherein like reference numerals represent like parts, in which:
  • 1 FIG. 12 illustrates a block diagram of a pipeline ADC, in accordance with some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 2 Fig. 12 illustrates a multiplying digital-to-analog converter circuit structure with a closed loop amplifier (closed loop amplifier or variable gain amplifier);
  • 3 FIG. 10 illustrates an exemplary multiplying digital-to-analog converter circuit structure with an open loop amplifier (open loop amplifier) in accordance with some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 4-24 illustrate various exemplary open loop amplifiers, in accordance with some embodiments of the disclosure;
  • 25 FIG. 12 illustrates an exemplary boost booster circuit, in accordance with some embodiments of the disclosure. FIG.
  • 26-30 illustrate various exemplary open loop amplifiers, in accordance with some embodiments of the disclosure;
  • 31-32 illustrate exemplary analog tracking circuits for generating a gate voltage V G for driving a gate of a load transistor, according to some embodiments of the disclosure;
  • 33 FIG. 12 illustrates a block diagram of a pipeline ADC having dither signals injected into the signal paths, in accordance with some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 34 FIG. 12 illustrates a calibration dither injection for a non-linear calibration of an amplifier, in accordance with some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 35 FIG. 12 illustrates a linearization dither injection for desensitizing calibration versus input signal distribution, in accordance with some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 36 FIG. 10 illustrates an injection of both calibration and linearization dither injection, in accordance with some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 37 FIG. 10 illustrates an injection of a calibration dither injection, in accordance with some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 38 FIG. 12 illustrates gain amplification with analog correction, according to some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 39 illustrates a variable attenuator in a front end of an ADC, in accordance with some embodiments of the disclosure;
  • 40-41 illustrate exemplary variable attenuator circuits, in accordance with some embodiments of the disclosure.
  • 42 illustrates a memory and kickback calibration, in accordance with some embodiments of the disclosure;
  • 43 FIG. 10 illustrates an open-loop multiplying digital-to-analog converter according to some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 44 FIG. 12 illustrates a timing diagram of sampling switches, according to some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 45-46 illustrate digital signal processing for updating coefficients to address kickback and memory errors, in accordance with some embodiments of the disclosure;
  • 47 FIG. 10 illustrates an open-loop multiplying digital-to-analog converter according to some embodiments of the disclosure; FIG.
  • 48-50 illustrate various techniques for calibration and linearization dither injection, in accordance with some embodiments of the disclosure;
  • 51 illustrates a sharing of an amplifier according to some embodiments of the disclosure;
  • 52 provides a timing diagram for the circuit 5100 from 51 according to some embodiments of the disclosure;
  • 53 illustrates a sharing of an amplifier according to some embodiments of the disclosure;
  • 54 FIG. 12 illustrates a transducer system according to some embodiments of the disclosure; FIG. and
  • 55 FIG. 12 illustrates another example open-loop amplifier according to some embodiments of the disclosure; FIG. and
  • 56 FIG. 12 illustrates an example integration loop loop amplifier, according to some embodiments of the disclosure. FIG.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

ÜbersichtOverview

Hierin sind neue und verbesserte Strukturen und Kalibrationstechniken für Open-Loop Verstärker für den multiplizierenden Digital-Analog-Wandler (MDAC) und die Abtaster von Hochgeschwindigkeit-ADCs beschrieben. Die Verstärker können als Zwischenstufenverstärker in Pipeline- und Pipeline-SAR-ADCs (SAR: Successive Approximation Register - Sukzessive-Approximation-Register) verwendet werden. Die Verstärker können zum Bereitstellen von Verstärkungen in Hochgeschwindigkeits-Track-and-Hold-Schaltungen verwendet werden. Diese Strukturen werden ohne Rücksetzung und mit unvollständiger Einschwingung eingesetzt, um ihre Geschwindigkeit zu maximieren und ihren Leistungsverbrauch zu minimieren.This document describes new and improved structures and calibration techniques for open-loop amplifiers for the multiplying digital-to-analog converter (MDAC) and the samplers of high-speed ADCs. The amplifiers can be used as interstage amplifiers in pipeline and pipeline SAR ADCs (SAR: Successive Approximation Registers - Successive Approximation Registers). The amplifiers can be used to provide gains in high-speed track-and-hold circuits. These structures are used without reset and with incomplete vibration to maximize their speed and minimize their power consumption.

Die folgenden Abschnitte beschreiben Beispiele für: analoge Verstärkerstrukturen, analoge und digitale Techniken zur Verbesserung der Wirksamkeit der nichtlinearen Kalibration der Verstärker, Techniken zum Kalibrieren des Open-Loop Verstärkers durch Rückkoppeln eines analogen Steuersignals, um seine Verstärkung in der analogen Domäne anzupassen; grobe und feine Verstärkungsanpassungstechniken, analoge und digitale Techniken zum effektiven Durchführen einer Kalibration der Zwischenstufenverstärkungsfehler (IGE: Inter-Stage Gain Errors), Zwischenstufen-Memory-Fehler (IME: Inter-Stage Memory Errors) und Kickback-Fehler (KB) in Closed-Loop Verstärkern bzw. Verstärkern mit offener Schleife, und Techniken zum effektiven gemeinsamen Nutzen eines Verstärkers, während die resultierenden Memory- und Kickback-Fehler korrigiert werden.The following sections describe examples of: analog amplifier structures, analog and digital techniques for enhancing the efficiency of non-linear amplifier calibration, techniques for calibrating the open-loop amplifier by feeding back an analog control signal to adjust its gain in the analog domain; coarse and fine gain adjustment techniques, analog and digital techniques for effectively performing inter-stage gain error (IGE) calibration, inter-stage memory errors (IME), and kickback (KB) errors in closed loop Loop amplifiers or open loop amplifiers, and techniques for effectively sharing an amplifier while correcting the resulting memory and kickback errors.

Gestaltungsherausforderungen für Verstärker in Pipeline-ADCsDesign challenges for amplifiers in pipeline ADCs

Verstärker sind ein wesentlicher Block in Pipeline-ADCs (und vielen anderen Schaltungen und Systemen). Als Teil des MDAC von Pipeline-ADCs agieren Verstärker als Zwischenstufenverstärker, die das Restsignal (d. h. den Quantisierungsfehler) einer Stufe verstärken, bevor das Restsignal zu der nächsten Stufe übergeben wird. Ein genauer und linearer Verstärker ist traditionell das Markenzeichen und der Schlüssel zum Gestalten eines Pipeline-ADC gewesen. Er gewährleistet die genaue Lieferung des Quantisierungsfehlers entlang der Pipeline von einer Stufe zu der nächsten für eine weitere Quantisierung. In dem Prozess lockert seine Verstärkung die Genauigkeitsanforderungen entlang der Pipeline und vereinfacht damit den Quantisierungsprozess.Amplifiers are an essential block in pipeline ADCs (and many other circuits and systems). As part of the MDAC of pipeline ADCs, amplifiers act as inter-stage amplifiers that amplify the residual signal (i.e., the quantization error) of a stage before passing the residual signal to the next stage. An accurate and linear amplifier has traditionally been the hallmark and key to designing a pipeline ADC. It ensures the accurate delivery of the quantization error along the pipeline from one stage to the next for further quantization. In the process, its gain relaxes the accuracy requirements along the pipeline, simplifying the quantization process.

Diese Verstärker sind eine wesentliche Gestaltungsherausforderung und ein wesentlicher Leistungsbeitrag gewesen, insbesondere in Hochgeschwindigkeits- und Hochauflösungs-ADCs. Darüber hinaus haben die Hilfsschaltungen, die zum Ansteuern dieser Verstärker (Takte, Vorspannungen usw.) benötigt werden, auch zum Leistungsverbrauch, zu der Fläche und der Entwicklungszeit hinsichtlich Layout und Gestaltungsressourcen beigetragen. In manchen 28nm-Pipeline-ADCs benötigt der MDAC-Verstärker zum Beispiel ungefähr 15 Vorspannungs- und Vorspannungsstromschaltungen und 5 Taktschaltungen pro Stufe. Es kann gesehen werden, dass die Menge an Gestaltung, Layout und Fläche für den Verstärker und die Hilfsschaltungen erheblich ist, wenn dies mit der Anzahl von Stufen (z. B. 4 oder 5 Stufen in der Pipeline) multipliziert wird. Zusätzlich dazu erfordern sie leistungshungrige Referenzpuffer, die wesentlich zu dem Gesamtleistungsverbrauch beitragen. Manchmal werden Maßnahmen ergriffen, um die Leistung in diesen Verstärkern zu senken. Die Verbesserung tendiert jedoch dazu, inkrementell zu sein, und resultiert häufig in der Zunahme der Leistung in anderen Bereichen. Das Ansprechen dieser Blöcke kann zum Ändern der Leistungskurve sowie der Entwicklungskostenkurve von Hochgeschwindigkeits-ADCs vorteilhaft sein.These amplifiers have been a significant design challenge and contribution to performance, especially in high-speed and high-resolution ADCs. In addition, the auxiliary circuits needed to drive these amplifiers (clocks, biases, etc.) have also contributed to power consumption, area, and design time in terms of layout and design resources. For example, in some 28nm pipeline ADCs, the MDAC amplifier requires approximately 15 bias and bias circuits and 5 clock circuits per stage. It can be seen that the amount of design, layout and area for the amplifier and auxiliary circuits is significant when multiplied by the number of stages (e.g., 4 or 5 stages in the pipeline). In addition, they require power-hungry reference buffers that add significantly to overall power consumption. Sometimes measures are taken to lower the power in these amplifiers. However, the improvement tends to be incremental and often results in the increase in performance in other areas. Addressing these blocks may be advantageous for changing the power curve as well as the development cost curve of high speed ADCs.

Digital unterstützte Open-Loop VerstärkerDigitally supported open-loop amplifier

Um ein gewisses Leistungsfähigkeitsniveau während eines niedrigeren Leistungsverbrauchs sicherzustellen, können digital unterstützte Open-Loop Verstärker in MDAC- und Abtastschaltungsstrukturen von ADCs verwendet werden. Digital unterstützte Open-Loop Verstärker sind Verstärker, die nicht auf eine Rückkopplung angewiesen sind, sondern sich auf digitale Kalibrationstechniken verlassen, um die Leistungsfähigkeit des Verstärkers zu verbessern. Diese Verstärkerstrukturen können in Pipeline-ADCs (oder anderen Mehrstufen-ADCs, die eine Zwischenstufenverstärkung implementieren) verwendet werden und können von höherer Geschwindigkeit, geringerem Rauschen, im Wesentlichen geringerer Leistung, einer kleineren Grundfläche, und einer kürzeren Entwicklungszeit profitieren. Die Flächeneinsparungen können in der Ordnung von 4-10-fach liegen. Die Leistungseinsparungen können im Vergleich zu manchen anderen Ansätzen in der Ordnung von 4-10-fach liegen. Zusätzlich zu den Leistungseinsparungen im Verstärker selbst kann der MDAC Leistung im Referenzpuffer einsparen, der möglicherweise Ladung nur bereitstellen muss, um die parasitäre Kapazität auf dem Summierungsknoten zu unterstützen, da die geschlossene Schleife (einschließlich eines Rückkopplungskondensator) nicht mehr besteht. Darüber hinaus kann die Gestaltung Leistung in Takterzeugungs- und anderen Hilfsschaltungen einsparen.To ensure a certain level of performance during lower power consumption, digitally-assisted open-loop amplifiers can be used in MDAC and sampling circuitry of ADCs. Digitally-supported open-loop amplifiers are amplifiers that do not rely on feedback but rely on digital calibration techniques to improve the performance of the amplifier. These amplifier structures may be used in pipeline ADCs (or other multi-stage ADCs that implement inter-stage amplification) and may benefit from higher speed, lower noise, substantially lower power, smaller footprint, and shorter development time. The area savings can be in the order of 4-10-fold. The power savings can be 4-10x compared to some other approaches. In addition to the power savings in the amplifier itself, the MDAC can save power in the reference buffer that may need to provide charge only to support the parasitic capacitance on the summing node because the closed loop (including a feedback capacitor) no longer exists. In addition, the design can save power in clock generation and other auxiliary circuits.

Eine Hauptgestaltungsherausforderung besteht darin, dass Open-Loop Verstärker möglicherweise eine nichtlineare Kalibration für die hochgenauen Stufen (gewöhnlich Stufe-1 oder andere Frontend-Stufen in der Pipeline) benötigen. Einige zuverlässige Algorithmen sind entwickelt worden, um dieses Problem auf eine effiziente Art und Weise anzusprechen. Zum Beispiel kann ein Histogramm- und/oder Zählkalibrationsverfahren den Verstärkungsfehler und die Nichtlinearität bis zu der Verzerrung 5. Ordnung für etwa 3 mV in 16 nm und 5 mV in 28 nm bei 3 GS/s kalibrieren. Das Kalibrationsverfahren zeigt die Form von gewissen Nichtlinearitäten auf, um Fehler zu extrahieren. Dieser digitale Aufwand ist im Vergleich zu der durch den Verstärker bei dieser Abtastrate verbrauchten Leistung sehr klein. Allgemein muss die digitale Kalibrationsleistung in das Verstärkerleistungsbudget hinzugefügt werden, wenn Vergleiche durchgeführt werden, um eine Gesamtleistungseinsparung der kombinierten analogen und digitalen Leistung zu gewährleisten. Der Vorteil der Strukturen mit offener Schleife besteht darin, dass sie die effizient erzielbaren Kalibrationen ausnutzen, um die analoge Leistung, die Fläche, die Kosten und den Aufwand im Vergleich zu Strukturen mit geschlossener Schleife wesentlich zu senken. Die Einsparungen liegen im Verstärker selbst, im Referenzpuffer, in den Takten und in den Hilfsschaltungen.A major design challenge is that open-loop amplifiers may require nonlinear calibration for the high-precision stages (usually Stage-1 or other front-end stages in the pipeline). Some reliable algorithms have been developed to address this problem in an efficient manner. For example, a histogram and / or Counting calibration method the gain error and the non-linearity up to the distortion 5 , Calibrate order for about 3 mV in 16 nm and 5 mV in 28 nm at 3 GS / s. The calibration procedure shows the form of certain nonlinearities to extract errors. This digital overhead is very small compared to the power consumed by the amplifier at this sampling rate. Generally, the digital calibration power must be added to the amplifier power budget when making comparisons to ensure a total power saving of the combined analog and digital power. The advantage of open-loop structures is that they exploit the efficiently achievable calibrations to significantly reduce analog power, area, cost, and effort compared to closed-loop structures. The savings are in the amplifier itself, in the reference buffer, in the clocks and in the auxiliary circuits.

In dieser Offenbarung werden manche Techniken besprochen, die zum Kalibrieren der verschiedenen Nicht-Idealzustände dieser Strukturen und zum Verbessern ihrer Wirksamkeit und Robustheit verwendet werden. Diese Techniken gewährleisten die genaue Korrektur der Nicht-Idealzustände auf eine effiziente und einfache Art und Weise, die die Einsparungen in der Leistung, Fläche und Komplexität bewahrt.In this disclosure, some techniques are discussed that are used to calibrate the various non-ideal states of these structures and to improve their effectiveness and robustness. These techniques ensure the accurate correction of non-ideal conditions in an efficient and simple way that preserves the savings in performance, area and complexity.

Verschiedene Schaltungen in einem Pipeline-ADCVarious circuits in a pipeline ADC

1 stellt ein Blockdiagramm eines Pipeline-ADC 100 dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Dieser beispielhafte Pipeline-ADC kann eine Anzahl n von Stufen (n ist mindestens zwei) aufweisen. Der Pipeline-ADC empfängt ein analoges Eingangssignal Vin und kann einen Abtastpuffer oder Verstärker 102 zum Puffern/Verstärken des analogen Eingangssignals Vin aufweisen. 1 provides a block diagram of a pipeline ADC 100 According to some embodiments of the disclosure. This exemplary pipeline ADC may have a number n of stages (n is at least two). The pipeline ADC receives an analog input signal V in and may be a sample buffer or amplifier 102 for buffering / amplifying the analog input signal V in exhibit.

In der ersten Stufe des Pipeline-ADC (Stufe-1) wird das gepufferte analoge Eingangssignal vom Verstärker 102 durch einen k1-Bit-ADC 104 (z. B. einen Flash-ADC) quantisiert. Der ADC 104 erzeugt einen Ausgangs-/Digitalcode D1 mit k1 Bits. Der Ausgangs-/Digitalcode D1 wird durch einen k1-Bit-Digital-Analog-Wandler (DAC: Digitalto-Analog Converter) 106 verwendet, um das ursprüngliche analoge Eingangssignal zu rekonstruieren und ein rekonstruiertes analoges Eingangssignal (z. B. Vdac1 ) zu erzeugen. Ein Restsignal wird durch Subtrahieren, z. B. durch einen Summierungsknoten 108, des rekonstruierten analogen Eingangssignals Vdac1 vom gepufferten analogen Eingangssignal gebildet. Das durch den Summierungsknoten 108 gebildete Restsignal ist auch der Quantisierungsfehler des ADC 104. Der Rest wird durch einen Verstärker 110 verstärkt, um das verstärkte Restsignal (z. B. Vo1 ) zu erzeugen. Die ideale Verstärkung des Verstärkers 110, z. B. G1 , kann 2k1-1 betragen. Zusammengefasst bilden der DAC 106, der Summierungsknoten 108 und der Verstärker 110 einen ersten MDAC der ersten Stufe, durch einen Kasten 112 bezeichnet. Eine MDAC-Schaltungsstruktur kann bereitgestellt sein, um alle der mit dem DAC 106, dem Summierungsknoten 108 und dem Verstärker 110 assoziierten Funktionalitäten und Operationen zu implementieren.In the first stage of the pipeline ADC (Level 1 ) becomes the buffered analog input signal from the amplifier 102 through a k1-bit ADC 104 (eg a flash ADC). The ADC 104 generates an output / digital code D 1 with k1 bits. The source / digital code D 1 is used by a k1-bit Digital-to-Analog Converter (DAC) 106 to reconstruct the original analog input signal and provide a reconstructed analog input signal (e.g. V dac1 ) to create. A residual signal is obtained by subtracting, e.g. By a summation node 108 , the reconstructed analog input signal V dac1 formed by the buffered analog input signal. That through the summation node 108 The residual signal formed is also the quantization error of the ADC 104 , The rest is through an amplifier 110 amplified to the amplified residual signal (eg. V o1 ) to create. The ideal gain of the amplifier 110 , z. B. G 1 , can be 2 k1-1 . In summary form the DAC 106 , the summation node 108 and the amplifier 110 a first MDAC of the first stage, through a box 112 designated. An MDAC circuit structure may be provided to all of the DACs 106 , the summation node 108 and the amplifier 110 to implement associated functionalities and operations.

In der zweiten Stufe des Pipeline-ADC (Stufe-2) wird das verstärkte Restsignal (z. B. Vo1 ) durch einen k2-Bit-ADC 114 (z. B. einen Flash-ADC) quantisiert. Der ADC 114 erzeugt einen Ausgangs-/Digitalcode D2 mit k2 Bits. Der Ausgangs-/Digitalcode D2 wird durch einen k2-Bit-DAC 116 verwendet, um das ursprüngliche analoge Eingangssignal zu rekonstruieren und ein rekonstruiertes analoges Eingangssignal (z. B. Vdac2 ) zu erzeugen. Ein Restsignal wird durch Subtrahieren, z. B. durch einen Summierungsknoten 118, des rekonstruierten analogen Eingangssignals Vdac2 vom verstärkten Restsignal (z. B. Vo1 ) gebildet. Das durch den Summierungsknoten 118 gebildete Restsignal ist auch der Quantisierungsfehler des ADC 114. Der Rest wird durch einen Verstärker 120 verstärkt, um das verstärkte Restsignal (z. B. Vo2 ) zu erzeugen. Die ideale Verstärkung des Verstärkers 110, z. B. G2 , kann 2k2-1 betragen. Zusammengefasst bilden der DAC 116, der Summierungsknoten 118 und der Verstärker 120 einen zweiten MDAC, durch einen Kasten 152 bezeichnet. Eine MDAC-Schaltungsstruktur kann bereitgestellt sein, um alle der mit dem DAC 116, dem Summierungsknoten 118 und dem Verstärker 120 assoziierten Funktionalitäten und Operationen zu implementieren.In the second stage of pipeline ADC (Level 2 ) the amplified residual signal (e.g. V o1 ) through a k2-bit ADC 114 (eg a flash ADC). The ADC 114 generates an output / digital code D 2 with k2 bits. The source / digital code D 2 is through a k2 bit DAC 116 used to reconstruct the original analog input signal and a reconstructed analog input signal (e.g. V dac2 ) to create. A residual signal is obtained by subtracting, e.g. By a summation node 118 , the reconstructed analog input signal V dac2 from the amplified residual signal (eg V o1 ) educated. That through the summation node 118 The residual signal formed is also the quantization error of the ADC 114 , The rest is through an amplifier 120 amplified to the amplified residual signal (eg. V o2 ) to create. The ideal gain of the amplifier 110 , z. B. G 2 , can be 2 k2-1 . In summary form the DAC 116 , the summation node 118 and the amplifier 120 a second MDAC, through a box 152 designated. An MDAC circuit structure may be provided to all of the DACs 116 , the summation node 118 and the amplifier 120 to implement associated functionalities and operations.

Eine oder mehrere weitere Stufen, jeweils zum Quantisieren und Rekonstruieren des Restsignals von einer vorherigen Stufe, um ein weiteres Restsignal zu bilden, können enthalten sein.One or more further stages, each for quantizing and reconstructing the residual signal from a previous stage to form another residual signal, may be included.

Eine Endstufe weist einen kn-Bit-ADC 122 zum Digitalisieren des finalen Restsignals und zum Erzeugen eines Digitalcodes Dn mit kn Bits auf.An amplifier has an kn-bit ADC 122 for digitizing the final residual signal and for generating a digital code D n with kn bits on.

Alle Digitalcodes D1 , D2 , ... Dn von den Stufen werden zu einer Digitalfehlerkorrektur 124 bereitgestellt, sodass die digitalen Ausgangscodes kombiniert und gefiltert werden, um den finalen digitalen Ausgang des Pipeline-ADC 100 zu bilden.All digital codes D 1 . D 2 , ... D n from the steps become a digital error correction 124 so that the digital output codes are combined and filtered to the final digital output of the pipeline ADC 100 to build.

Pipeline-ADCs können Stufen aufweisen, die Flash-ADCs oder andere Arten von ADCs verwenden. Beispielsweise ist es möglich, einen SAR-basierten Pipeline-ADC aufzuweisen. Pipeline-ADCs mit unterschiedlichen Arten von ADCs als ihre Stufen würden jedoch weiterhin eine Verstärkung zwischen Stufen erfordern, um eine Zwischenstufenverstärkung zu implementieren. Da Linearität aus Leistungsfähigkeitsgründen zur Verstärkung zwischen Stufen wichtig ist, ist es für Pipeline-ADCs typisch, Verstärker mit geschlossener Schleife zu verwenden. 2 stellt eine MDAC-Schaltungsstruktur 200 mit einem Verstärker 202 mit geschlossener Schleife dar. Die MDAC-Schaltungsstruktur ist durch den Verstärker 202 mit geschlossener Schleife gekennzeichnet, der Rückkopplungskapazitäten 204 und 206 aufweist. Wie zuvor besprochen, können Verstärker mit geschlossener Schleife Nachteile und Gestaltungsherausforderungen aufweisen. Pipeline ADCs can have stages that use Flash ADCs or other types of ADCs. For example, it is possible to have a SAR-based pipeline ADC. However, pipeline ADCs with different types of ADCs as their stages would still require inter-stage gain to implement inter-stage gain. Because linearity is important for gain between stages for performance reasons, it is typical for pipeline ADCs to use closed loop amplifiers. 2 represents an MDAC circuit structure 200 with an amplifier 202 with closed loop. The MDAC circuit structure is through the amplifier 202 characterized by a closed loop, the feedback capacitances 204 and 206 having. As previously discussed, closed loop amplifiers may have disadvantages and design challenges.

3 stellt eine beispielhafte MDAC-Schaltungsstruktur 300 mit einem Open-Loop Verstärker 302 bzw. Verstärker mit offener Schleife dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung; Der Verstärker 302 mit offener Schleife ist dadurch gekennzeichnet, dass er keine Rückkopplungspfade oder Rückkopplungskapazitäten aufweist. Die MDAC-Schaltungsstruktur 300 empfängt, in differenzieller Form, analoge Differenzeingänge Vinp und Vinn und einen Digitalcode D und erzeugt ein verstärktes Restsignal Voutp und Voutn . Genauer gesagt, weist die in der Figur gesehene Geschalteter-Kondensator-Schaltung 310 Schalter und Kondensatoren auf, die auf eine derartige Weise konfiguriert sind, dass sie die Funktionalitäten des DAC 106 und des Summierungsknotens 108 von 1 durchführen. Die Schalter arbeiten gemäß den neben den Schaltern angegebenen Phasen, um z. B. Abtastoperationen in der Schaltung (z. B. Abtasten von Vinp und Vinn auf die Kondensatoren) durchzuführen. Des Weiteren werden manche Schalter zusätzlich durch den Digitalcode D gesteuert, um DAC-Operationen (z. B. Bereitstellen einer Ladung, die den Digitalcode D repräsentiert) durchzuführen. Der Digitalcode D ist der Ausgangscode des ADC der Stufe. Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 310 ist auf eine derartige Weise konfiguriert und wird auf eine derartige Weise gesteuert, dass sie eine Subtraktion durchführt, sodass ein Restsignal gebildet wird. Das Ergebnis oder der Ausgang der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 310 (d. h. das Restsignal) wird durch den Verstärker 302 mit offener Schleife in einer Konfiguration mit offener Schleife verstärkt, um den verstärkten Rest zu erzeugen, d. h. die Differenzausgänge Voutp und Voutn . Es ist ein MDAC mit offener Schleife und gemeinsam genutzter Kapazität dargestellt, was bedeutet, dass dieselben Kondensatoren die Abtast- und DAC-Operationen in der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 310 durchführen. Die Kapazitäten können jedoch bei gewissen Ausführungsformen zwischen den Abtast- und DAC-Operationen geteilt werden. Andere Konfigurationen der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 310 und anderer Schaltungen zum Durchführen der Operationen des DAC 106 und des Summierungsknotens 108 werden durch die Offenbarung in Betracht gezogen. 3 Fig. 10 illustrates an exemplary MDAC circuit structure 300 with an open-loop amplifier 302 or open loop amplifier according to some embodiments of the disclosure; The amplifier 302 Open loop is characterized by having no feedback paths or feedback capacitances. The MDAC circuit structure 300 receives, in differential form, analog differential inputs V inp and V inn and a digital code D and generates an amplified residual signal V outp and V outn , More specifically, the switched capacitor circuit shown in the figure has 310 Switches and capacitors that are configured in such a way that they have the functionality of the DAC 106 and the summation node 108 from 1 carry out. The switches operate in accordance with the phases indicated next to the switches, for. Sample operations in the circuit (e.g., sampling of V inp and V inn on the capacitors). Furthermore, some switches are additionally controlled by the digital code D to perform DAC operations (eg, providing a charge representing the digital code D). The digital code D is the output code of the ADC of the stage. The switched capacitor circuit 310 is configured in such a manner and is controlled in such a way as to perform a subtraction so that a residual signal is formed. The result or the output of the switched capacitor circuit 310 (ie the residual signal) is through the amplifier 302 with open loop in an open-loop configuration amplified to produce the amplified remainder, ie the differential outputs V outp and V outn , An MDAC is shown with open loop and shared capacity, meaning that the same capacitors perform the sense and DAC operations in the switched capacitor circuit 310 carry out. However, the capacitances may be shared between the sample and DAC operations in certain embodiments. Other configurations of the switched capacitor circuit 310 and other circuitry for performing the operations of the DAC 106 and the summation node 108 are considered by the revelation.

Verbesserungen an den Open-Loop VerstärkernImprovements to the open-loop amplifiers

Während manche Open-Loop Verstärker in MDAC-Schaltungsstrukturen (wie etwa dem in 4 gesehenen Verstärker 400 mit offener Schleife) verwendet worden sind, litten derartige Verstärkerstrukturen mit offener Schleife unter einem begrenzten Dynamikbereich, einer schlechten Linearität und einer begrenzten Geschwindigkeit/Verstärkung-Kompromissflexibilität.While some open-loop amplifiers in MDAC circuit structures (such as the in 4 seen amplifier 400 with open loop), such open loop amplifier structures suffered from limited dynamic range, poor linearity, and limited speed / gain tradeoff flexibility.

Die hierin beschriebenen Open-Loop Verstärker empfangen Differenzeingänge vinp und vinn und erzeugen Differenzausgänge voutn und Voutp. Der Open-Loop Verstärker implementiert eine Verstärkung, um das Signal an den Eingängen (d. h. den Differenzeingängen vinp und vinn ) zu verstärken. In Abhängigkeit von der Schaltungsstruktur können die Verstärkung und andere Charakteristiken des Open-Loop Verstärkers variieren. Innerhalb eines MDAC kann ein derartiger Open-Loop Verstärker ein Restsignal an seinen Differenzeingängen vinp und vinn , empfangen und erzeugt ein verstärktes Restsignal an den Differenzausgängen voutn und Voutp. Die hierin beschriebenen beispielhaften Open-Loop Verstärker können sich für MDAC-Schaltungen und andere Anwendungen/Zusammenhänge neben MDAC-Schaltungen eignen (der Open-Loop Verstärker kann z. B. auf eine zeitkontinuierliche Weise als ein Verstärker mit variabler Verstärkung oder Verstärker verwendet werden).The open-loop amplifiers described herein receive differential inputs v inp and v inn and generate differential outputs v outn and Voutp . The open-loop amplifier implements a gain to the signal at the inputs (ie the differential inputs v inp and v inn ) to reinforce. Depending on the circuit structure, the gain and other characteristics of the open-loop amplifier may vary. Within an MDAC, such an open-loop amplifier can provide a residual signal at its differential inputs v inp and v inn , receives and generates an amplified residual signal at the differential outputs v outn and Voutp . The exemplary open loop amplifiers described herein may be suitable for MDAC circuits and other applications / contexts besides MDAC circuits (eg, the open loop amplifier may be used in a continuous time fashion as a variable gain amplifier or amplifier). ,

Eine beispielhafte Schaltungsstruktur eines Open-Loop Verstärkers 500 bzw. Verstärkers mit offener Schleife ist in 5 dargestellt. Der Verstärker 500 mit offener Schleife weist ein Differenzpaar von Transistoren mit aktiver Last und einen Lastwiderstand auf. Der Verstärker 500 mit offener Schleife weist einen Eingangstransistor MN1 502 und einen Eingangstransistor MN2 504 auf, deren Gates vinp bzw. vinn empfangen. Der Eingangstransistor MN1 502 und der Eingangstransistor MN2 504 dienen als das Differenzpaar von (Eingangs-) Transistoren. In dem dargestellten Beispiel sind der Eingangstransistor MN1 502 und der Eingangstransistor MN2 504 N-Typ-Metalloxidhalbleiter(NMOS)-Transistoren. Die Drains des Eingangstransistors MN1 502 und des Eingangstransistors MN2 504 bilden die Differenzausgangsknoten voutn und Voutp. Der Eingangstransistor MN1 502 und der Eingangstransistor MN2 504 befinden sich in einer Konfiguration mit gemeinsamer Source (die Sources des Eingangstransistors MN1 502 und des Eingangstransistors MN2 504 sind miteinander verbunden). Die Sources des Eingangstransistors MN1 502 und des Eingangstransistors MN2 504 sind mit einer Stromquelle verbunden, die einen Strom I bereitstellt. Ein Transistor MNc 506 (z. B. ein NMOS-Transistor) kann als die Stromquelle dienen. Die Stromquelle kann einen Strom für den Open-Loop Verstärker (z. B. das Differenzpaar von (Eingangs-) Transistoren) bereitstellen. Das Gate des Transistors MNc 506 kann durch eine Vorspannung VB1 angesteuert werden. Ein Lastwiderstand, z. B. eine Last von 2RL , ist über die Differenzausgangsknoten voutn und voutp gekoppelt. Der Verstärker 500 mit offener Schleife weist ferner einen Transistor MP1 508 und einen Transistor MP2 510 auf. Der Transistor MP1 508 und der Transistor MP2 510 können P-Typ-Metalloxidhalbleiter(PMOS)-Transistoren sein. Der Transistor MP1 508 und der Transistor MP2 510 können als die aktive Last an den Ausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers dienen. Die Drains des Transistors MP1 508 und des Transistors MP2 510 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp und somit auch mit den Drains des Eingangstransistors MN1 502 bzw. des Eingangstransistors MN2 504 verbunden. Die Gates des Transistors MP1 508 und des Transistors MP2 510 werden durch eine Vorspannung VB2 angesteuert.An exemplary circuit structure of an open-loop amplifier 500 or amplifier with open loop is in 5 shown. The amplifier 500 open loop has a differential pair of active load transistors and a load resistor. The amplifier 500 with open loop has an input transistor M N1 502 and an input transistor M N2 504 on, whose gates v inp respectively. v inn receive. The input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 serve as the differential pair of (input) transistors. In the example shown, the input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 N-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistors. The drains of the input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 form the difference output nodes v outn and Voutp . The input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 are in a common source configuration (the sources of the input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 are interconnected). The sources of the input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 are connected to a power source that provides a current I. A transistor M Nc 506 (eg, an NMOS transistor) may serve as the power source. The power source may provide a current for the open-loop amplifier (eg, the differential pair of (input) transistors). The gate of the transistor M Nc 506 can by a bias V B1 be controlled. A load resistance, z. B. a load of 2R L , is about the difference output node v outn and v outp coupled. The amplifier 500 with open loop also has a transistor M P1 508 and a transistor M P2 510 on. The transistor M P1 508 and the transistor M P2 510 may be P-type metal oxide semiconductor (PMOS) transistors. The transistor M P1 508 and the transistor M P2 510 may serve as the active load on the output node of the open-loop amplifier. The drains of the transistor M P1 508 and the transistor M P2 510 are with the difference output nodes v outn respectively. v outp and thus also with the drains of the input transistor M N1 502 or the input transistor M N2 504 connected. The gates of the transistor M P1 508 and the transistor M P2 510 be through a bias V B2 driven.

Die Verstärkung A des Verstärkers 500 mit offener Schleife wird durch den folgenden Ausdruck bestimmt:The reinforcement A of the amplifier 500 with open loop is determined by the following expression:

A g m N R L

Figure DE102019107170A1_0001
wobei gm N die Transkonduktanz eines NMOS-Transistors ist und RL der Lastwiderstand ist, der den Ausgangswiderstand der NMOS- und PMOS-Einrichtungen einschließt. Die Bandbreite (BW: Bandwidth) des Open-Loop Verstärkers ist durch Folgendes gegeben: A ~ G m N R L
Figure DE102019107170A1_0001
in which g m N the transconductance of an NMOS transistor is and R L is the load resistance that includes the output resistance of the NMOS and PMOS devices. The bandwidth (BW: Bandwidth) of the open-loop amplifier is given by the following:

B W 1 2 π R L C L

Figure DE102019107170A1_0002
wobei CL die Lastkapazität ist, einschließlich der parasitären Kapazitäten an den Ausgangsknoten. B W ~ 1 2 π R L C L
Figure DE102019107170A1_0002
in which C L the load capacitance is, including the parasitic capacitances at the output node.

6 stellt eine andere mögliche Schaltungsstruktur für einen Open-Loop Verstärker 600 bzw. Verstärker mit offener Schleife dar, der kaskodierte Differenzpaare verwendet. Der Verstärker 600 mit offener Schleife weist ein Differenzpaar von Transistoren mit aktiver Last und einen Lastwiderstand auf. Der Eingangstransistor MN1 502 und der Eingangstransistor MN2 504 werden durch ein Paar von Kaskodentransistoren kaskodiert. Beispielsweise werden der Eingangstransistor MN1 502 und der Eingangstransistor MN2 504 durch z. B. einen Kaskodentransistor MN3 602 bzw. einen Kaskodentransistor MN4 604 (z. B. NMOS-Transistoren) kaskodiert. Die Sources des Kaskodentransistors MN3 602 und des Kaskodentransistors MN4 604 sind mit Drains des Eingangstransistors MN1 502 und des Eingangstransistors MN2 504 verbunden. Die Drains des Kaskodentransistors MN3 602 und des Kaskodentransistors MN4 604 bilden (jetzt) die Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp . Die Gates des Kaskodentransistors MN3 602 und des Kaskodentransistors MN4 604 werden durch eine Vorspannung VB3 angesteuert. Der Transistor MP1 528 und der Transistor MP2 510 werden ebenfalls durch ein Paar von Kaskodentransistoren, z. B. einen Kaskodentransistor MP3 606 bzw. einen Kaskodentransistor MP4 608 (z. B. PMOS-Transistoren), kaskodiert. Die Gates des Kaskodentransistors MP3 606 und des Kaskodentransistors MP4 608 werden durch eine Vorspannung VB4 angesteuert. Die Schaltungsstruktur weist eine bessere Verstärkung und Eingangskapazität auf, kann aber unter einer erheblich schlechteren Linearität leiden. 6 represents another possible circuit structure for an open-loop amplifier 600 or open loop amplifier using cascaded differential pairs. The amplifier 600 open loop has a differential pair of active load transistors and a load resistor. The input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 are cascoded by a pair of cascode transistors. For example, the input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 by z. B. a cascode transistor M N3 602 or a cascode transistor M N4 604 (eg, NMOS transistors) cascoded. The sources of the cascode transistor M N3 602 and the cascode transistor M N4 604 are with drains of the input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 connected. The drains of the cascode transistor M N3 602 and the cascode transistor M N4 604 form (now) the difference output nodes v outn respectively. v outp , The gates of the cascode transistor M N3 602 and the cascode transistor M N4 604 be through a bias V B3 driven. The transistor M P1 528 and the transistor M P2 510 are also controlled by a pair of cascode transistors, e.g. B. a cascode transistor M P3 606 or a cascode transistor M P4 608 (eg PMOS transistors), cascoded. The gates of the cascode transistor M P3 606 and the cascode transistor M P4 608 be through a bias V B4 driven. The circuit structure has better gain and input capacitance, but may suffer from significantly poorer linearity.

Um den Leistungsverbrauch zu verringern, kann eine Push-Pull-Schaltungsstruktur verwendet werden, wie in 7 dargestellt. 7 stellt einen Open-Loop Verstärker 700 bzw. Verstärker mit offener Schleife dar, der zwei komplementäre Paare von Eingangstransistoren aufweist, die die Push-Pull-Schaltungsstruktur bilden. Der Verstärker 700 mit offener Schleife weist einen Lastwiderstand auf. Ein erstes Paar von Eingangstransistoren weist einen Eingangstransistor MN1 702 und einen Eingangstransistor MN2 704 (z. B. NMOS-Transistoren) auf. Gates des Eingangstransistors MN1 702 und des Eingangstransistors MN2 704 empfangen vinp bzw. vinn . Ein zweites Paar von Eingangstransistoren weist einen Eingangstransistor MP1 706 und einen Eingangstransistor MP2 708 (z. B. PMOS-Transistoren) auf. Gates des Eingangstransistors MP1 706 und des Eingangstransistors MP2 708 empfangen vinp bzw. vinn . Die Drains des Eingangstransistors MN1 702 und des Eingangstransistors MP1 706 sind miteinander verbunden und bilden einen ersten Differenzausgangsknoten voutn . Die Drains des Eingangstransistors MN2 704 und des Eingangstransistors MP2 708 sind miteinander verbunden und bilden einen zweiten Differenzausgangsknoten Voutp. Eine Last von 2RL ist über die Differenzausgangsknoten voutn und voutp gekoppelt. Der Eingangstransistor MN1 702 und der Eingangstransistor MN2 704 befinden sich in einer Konfiguration mit gemeinsamer Source (die Sources des Eingangstransistors MN1 702 und des Eingangstransistors MN2 704 sind miteinander verbunden). Die Sources des Eingangstransistors MN1 704 und des Eingangstransistors MN2 704 sind mit einer ersten Stromquelle verbunden, die einen Strom I bereitstellt. Ein Transistor MNc 710 (z. B. ein NMOS-Transistor) kann als die erste Stromquelle dienen. Die erste Stromquelle befindet sich an Source-Anschlüssen des Eingangstransistors MN1 702 und des Eingangstransistors MN2 704. Das Gate des Transistors MNc 710 kann durch eine Vorspannung VB1 angesteuert werden. Der Eingangstransistor MP1 706 und der Eingangstransistor MP2 708 befinden sich in einer Konfiguration mit gemeinsamer Source (die Sources des Eingangstransistors MP1 706 und des Eingangstransistors MP2 708 sind miteinander verbunden). Die Sources des Eingangstransistors MP1 706 und des Eingangstransistors MP2 708 sind mit einer zweiten Stromquelle verbunden, die einen Strom I bereitstellt. Ein Transistor MNc 712 (z. B. ein PMOS-Transistor) kann als die zweite Stromquelle dienen. Die zweite Stromquelle befindet sich an Source-Anschlüssen des Eingangstransistors MP1 706 und des Eingangstransistors MP2 708. Das Gate des Transistors MPc 712 kann durch eine Vorspannung VB2 angesteuert werden. Diese Schaltungsstruktur hilft dabei, den Leistungsverbrauch auf Kosten des Dynamikbereichs zu reduzieren, da sie eine zusätzliche Stromquelle benötigt. Die Verstärkung A würde durch Folgendes gegeben sein:To reduce power consumption, a push-pull circuit structure may be used as in 7 shown. 7 provides an open-loop amplifier 700 or open loop amplifier having two complementary pairs of input transistors forming the push-pull circuit structure. The amplifier 700 with open loop has a load resistance. A first pair of input transistors has an input transistor M N1 702 and an input transistor M N2 704 (eg, NMOS transistors). Gates of the input transistor M N1 702 and the input transistor M N2 704 receive v inp respectively. v inn , A second pair of input transistors has an input transistor M P1 706 and an input transistor M P2 708 (eg, PMOS transistors). Gates of the input transistor M P1 706 and the input transistor M P2 708 receive v inp respectively. v inn , The drains of the input transistor M N1 702 and the input transistor M P1 706 are interconnected and form a first differential output node v outn , The drains of the input transistor M N2 704 and the input transistor M P2 708 are connected to each other and form a second differential output node Voutp . A load of 2R L is about the difference output nodes v outn and v outp coupled. The input transistor M N1 702 and the input transistor M N2 704 are in a common source configuration (the sources of the input transistor M N1 702 and the input transistor M N2 704 are interconnected). The sources of the input transistor M N1 704 and the input transistor M N2 704 are connected to a first power source that has a current I provides. A transistor M Nc 710 (eg, an NMOS transistor) may serve as the first current source. The first current source is located at source terminals of the input transistor M N1 702 and the input transistor M N2 704 , The gate of the transistor M Nc 710 can by a bias V B1 be controlled. The input transistor M P1 706 and the input transistor M P2 708 are in a common source configuration (the sources of the input transistor M P1 706 and the input transistor M P2 708 are interconnected). The sources of the input transistor M P1 706 and the input transistor M P2 708 are connected to a second current source, which provides a current I. A transistor M Nc 712 (eg, a PMOS transistor) may serve as the second current source. The second current source is located at source terminals of the input transistor M P1 706 and the input transistor M P2 708 , The gate of the transistor M Pc 712 can by a bias V B2 be controlled. This circuit structure helps reduce power consumption at the expense of dynamic range because it requires an additional power source. The gain A would be given by:

A ( g m N + g m P ) R L

Figure DE102019107170A1_0003
wobei gm N die Transkonduktanz eines NMOS-Transistors ist und gm P die Transkonduktanz eines PMOS-Transistors ist, und die BW würde durch Folgendes gegeben sein: A ~ ( G m N + G m P ) R L
Figure DE102019107170A1_0003
in which g m N the transconductance of an NMOS transistor is and g m P is the transconductance of a PMOS transistor, and the BW would be given by:

B W 1 2 π R L C L

Figure DE102019107170A1_0004
B W ~ 1 2 π R L C L
Figure DE102019107170A1_0004

Die Nettoverstärkung G der MDAC-Schaltung ist durch Folgendes gegeben:The net reinforcement G the MDAC circuit is given by the following:

G = N C i N C i + C p A = C C + C p

Figure DE102019107170A1_0005
wobei N die Anzahl von MDAC-Kapazitäten ist, Ci der Wert jeder Abtast-/DAC-Kapazität ist, C der Wert der Gesamtabtastkapazität ist, Cp die parasitäre Kapazität am Eingang des Verstärkers ist und A die Verstärkung des Verstärkers ist. G = N C i N C i + C p A = C C + C p
Figure DE102019107170A1_0005
in which N the number of MDAC capacities is C i the value of each sample / DAC capacity is C the value of the total sampling capacity is C p is the parasitic capacitance at the input of the amplifier and A is the gain of the amplifier.

Um den Dynamikbereich unabhängig für die NMOS- und PMOS-Transistoren zu optimieren, können Pegelumsetzer verwendet werden. 8 stellt einen Open-Loop Verstärker 800 bzw. Verstärker mit offener Schleife basierend auf dem Open-Loop Verstärker 700 mit (optionalen) Pegelumsetzern dar. Ein Pegelumsetzer-1 802 und ein Pegelumsetzer-1 804 setzen den Pegel der Differenzeingänge vinp bzw. vinn um. Die Ausgänge des Pegelumsetzers-1 802 des Pegelumsetzers-1 804 steuern die Gates eines Eingangstransistors MP1 706 bzw. eines Eingangstransistors MP2 708 an. Der Pegelumsetzer-1 802 und der Pegelumsetzer-1 804 können den Dynamikbereich für die PMOS-Transistoren optimieren. Ein Pegelumsetzer-2 806 und ein Pegelumsetzer-2 808 setzen den Pegel der Differenzeingänge vinp bzw. vinn um. Die Ausgänge des Pegelumsetzers-2 806 des Pegelumsetzers-2 808 steuern die Gates eines Eingangstransistors MN1 702 bzw. eines Eingangstransistors MN2 704 an. Der Pegelumsetzer-2 806 und der Pegelumsetzer-2 808 können den Dynamikbereich für die NMOS-Transistoren optimieren. Pegelumsetzer können für einen beliebigen der hierin beschriebenen Open-Loop Verstärker verwendet werden.To optimize the dynamic range independently for the NMOS and PMOS transistors, level shifters can be used. 8th provides an open-loop amplifier 800 or open-loop amplifier based on the open-loop amplifier 700 with (optional) level shifters. A level shifter 1 802 and a level shifter 1 804 set the level of the differential inputs v inp respectively. v inn around. The outputs of the level shifter- 1 802 the level converter- 1 804 control the gates of an input transistor M P1 706 or an input transistor M P2 708 at. The level converter 1 802 and the level shifter 1 804 can optimize the dynamic range for the PMOS transistors. A level shifter 2 806 and a level shifter 2 808 set the level of the differential inputs v inp respectively. v inn around. The outputs of the level shifter- 2 806 the level converter- 2 808 control the gates of an input transistor M N1 702 or an input transistor M N2 704 at. The level converter 2 806 and the level shifter 2 808 can optimize the dynamic range for the NMOS transistors. Level shifters may be used for any of the open-loop amplifiers described herein.

9 stellt einen Open-Loop Verstärker 900 bzw. Verstärker mit offener Schleife basierend auf dem Open-Loop Verstärker 700 dar, wobei der Verstärker 900 mit offener Schleife aber kaskodiert wird. Der Eingangstransistor MN1 702 und der Eingangstransistor MN2 704 werden durch ein Paar von Kaskodentransistoren kaskodiert: einen Kaskodentransistor MN3 902 bzw. einen Kaskodentransistor MN4 904 (z. B. NMOS-Transistoren). Die Gates des Kaskodentransistors MN3 902 und des Kaskodentransistors MN4 904 werden durch eine Vorspannung VB3 angesteuert. Der Eingangstransistor MP1 706 und der Eingangstransistor MP2 708 werden ebenfalls durch ein Paar von Kaskodentransistoren kaskodiert: einen Kaskodentransistor MP3 906 bzw. einen Kaskodentransistor MP4 908 (z. B. PMOS-Transistoren). Die Drains des Kaskodentransistors MP3 906 und des Kaskodentransistors MP4 908 sind mit Drains des Kaskodentransistors MN3 902 bzw. des Kaskodentransistors MN4 904 verbunden. Die Drains des Kaskodentransistors MN3 902 und des Kaskodentransistors MN4 904 bilden (jetzt) die Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp und die Drains des Kaskodentransistors MP3 906 und des Kaskodentransistors MP4 908 bilden (jetzt) ebenfalls die Differenzausgangsknoten voutn bzw. Voutp. Diese Ausführungsform kann unter einer schlechteren Linearität leiden, genießt jedoch eine niedrigere Eingangskapazität und möglicherweise eine höhere Verstärkung. 9 provides an open-loop amplifier 900 or open-loop amplifier based on the open-loop amplifier 700 where the amplifier 900 but is cascaded with an open loop. The input transistor M N1 702 and the input transistor M N2 704 are cascoded by a pair of cascode transistors: a cascode transistor M N3 902 or a cascode transistor M N4 904 (eg, NMOS transistors). The gates of the cascode transistor M N3 902 and the cascode transistor M N4 904 be through a bias V B3 driven. The input transistor M P1 706 and the input transistor M P2 708 are also cascoded by a pair of cascode transistors: a cascode transistor M P3 906 or a cascode transistor M P4 908 (eg PMOS transistors). The drains of the cascode transistor M P3 906 and the cascode transistor M P4 908 are with drains of the cascode transistor M N3 902 or the cascode transistor M N4 904 connected. The drains of the cascode transistor M N3 902 and the cascode transistor M N4 904 form (now) the difference output nodes v outn respectively. v outp and the drains of the cascode transistor M P3 906 and the cascode transistor M P4 908 also form (now) the differential output nodes v outn or Voutp . This embodiment may suffer from poorer linearity, but enjoys lower input capacitance and possibly higher gain.

NMOS-/PMOS-Transistoreinrichtung, die im Lineargebiet als eine Last arbeitet NMOS / PMOS transistor device operating in the linear region as a load

Wie in den 5-9 gesehen, ist ein Lastwiderstand von 2RL über die Differenzausgangsknoten voutn und voutp gekoppelt. Um die Linearität zu verbessern und die Variabilität der Open-Loop Verstärker zu reduzieren, kann ein NMOS- und/oder PMOS-Widerstand (z. B. NMOS- und/oder PMOS-Transistoreinrichtungen, die im Lineargebiet arbeiten) verwendet werden, wie in den 10-12 dargestellt.As in the 5-9 seen, is a load resistance of 2R L via the difference output nodes v outn and v outp coupled. To improve the linearity and reduce the variability of the open-loop amplifiers, an NMOS and / or PMOS resistor (eg, NMOS and / or PMOS transistor devices operating in the linear region) may be used, as in the 10-12 shown.

10 stellt einen Open-Loop Verstärker 1000 bzw. Verstärker mit offener Schleife basierend auf dem Open-Loop Verstärker 500 dar, aber der Lastwiderstand von 2RL ist mit einem Lasttransistor 1002 (z. B. einem NMOS-Transistor) ersetzt. Anschlüsse des Lasttransistors 1002, z. B. der Drain und die Source des Lasttransistors 1002, sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp gekoppelt. Ein Gate des Lasttransistors 1002 wird durch eine Spannung VG angesteuert. 10 provides an open-loop amplifier 1000 or open-loop amplifier based on the open-loop amplifier 500 but the load resistance of 2R L is with a load transistor 1002 (eg, an NMOS transistor). Connections of the load transistor 1002 , z. B. the drain and the source of the load transistor 1002 , are with the difference output nodes v outn respectively. v outp coupled. A gate of the load transistor 1002 gets through a tension V G driven.

11 stellt einen Verstärker 1100 mit offener Schleife basierend auf dem Verstärker 800 mit offener Schleife dar, aber der Lastwiderstand von 2RL ist durch einen Lasttransistor 1102 (z. B. einen PMOS-Transistor oder einen ersten Lasttransistor eines ersten Typs) und einen Lasttransistor 1104 (z. B. einen NMOS-Transistor oder einen zweiten Lasttransistor eines zweiten Typs, der sich vom ersten Typ unterscheidet/mit diesem komplementär ist) ersetzt. Der Lasttransistor 1104 ist parallel mit dem Lasttransistor 1102 geschaltet. Der Drain und die Source des Lasttransistors 1102 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp gekoppelt. Der Drain und die Source des Lasttransistors 1104 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutP gekoppelt. Ein Gate des Lasttransistors 1102 wird durch eine Spannung VGP angesteuert. Ein Gate des Lasttransistors 1104 wird durch eine Spannung VGN angesteuert. 11 makes an amplifier 1100 with open loop based on the amplifier 800 with open loop, but the load resistance of 2R L is through a load transistor 1102 (eg, a PMOS transistor or a first load transistor of a first type) and a load transistor 1104 (eg, an NMOS transistor or a second load transistor of a second type different from / complementary to the first type). The load transistor 1104 is in parallel with the load transistor 1102 connected. The drain and the source of the load transistor 1102 are with the difference output nodes v outn respectively. v outp coupled. The drain and the source of the load transistor 1104 are with the difference output nodes v outn respectively. v outP coupled. A gate of the load transistor 1102 gets through a tension V GP driven. A gate of the load transistor 1104 gets through a tension V GN driven.

12 stellt einen Verstärker 1200 mit offener Schleife basierend auf dem Verstärker 900 mit offener Schleife dar, aber die Last von 2RL ist durch einen Lasttransistor 1202 (z. B. einen PMOS-Transistor oder einen ersten Lasttransistor eines ersten Typs) und einen Lasttransistor 1204 (z. B. einen NMOS-Transistor oder einen zweiten Lasttransistor eines zweiten Typs, der sich vom ersten Typ unterscheidet/mit diesem komplementär ist) ersetzt. Der Lasttransistor 1202 ist parallel mit dem Lasttransistor 1204 geschaltet. Der Drain und die Source des Lasttransistors 1202 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp gekoppelt. Der Drain und die Source des Lasttransistors 1204 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutP gekoppelt. Ein Gate des Lasttransistors 1202 wird durch eine Spannung VGp angesteuert. Ein Gate des Lasttransistors 1204 wird durch eine Spannung VGN angesteuert. 12 makes an amplifier 1200 with open loop based on the amplifier 900 with open loop, but the load of 2R L is through a load transistor 1202 (eg, a PMOS transistor or a first load transistor of a first type) and a load transistor 1204 (eg, an NMOS transistor or a second load transistor of a second type different from / complementary to the first type). The load transistor 1202 is in parallel with the load transistor 1204 connected. The drain and the source of the load transistor 1202 are with the difference output nodes v outn respectively. v outp coupled. The drain and the source of the load transistor 1204 are with the difference output nodes v outn respectively. v outP coupled. A gate of the load transistor 1202 gets through a tension V Gp driven. A gate of the load transistor 1204 gets through a tension V GN driven.

Lasttransistoren werden am Gate durch eine Gate-Spannung angesteuert/gesteuert, die die Lasttransistoren in einem Lineargebiet betreiben kann. Der Lastwiderstand wird durch die gds der NMOS-/PMOS-Transistoreinrichtung im Lineargebiet bestimmt. Da die Verstärkung durch das Verhältnis von gm/gds von NMOS- und PMOS-Transistoreinrichtungen gegeben ist, leidet diese Struktur des Verwendens von Lasttransistoren im Vergleich zur Widerstandslast (widerstandsbasierter Last) weniger unter Variabilität. Zusätzlich dazu tendiert die Variation des Lastwiderstands mit der Ausgangsamplitude dazu, entgegengesetzt der Variation von gm mit dem Ausgang zu sein, was die Linearität des Verstärkers wesentlich verbessert. Das Verwenden von Lasttransistoren kann zu einer Verbesserung von 8-10 dB in der Linearität resultieren.Load transistors are driven / controlled at the gate by a gate voltage that can drive the load transistors in a linear region. The load resistance is determined by the g ds of the NMOS / PMOS transistor device in the linear region. Since the gain is due to the ratio of g m / g ds Given NMOS and PMOS transistor devices, this structure of using load transistors suffers less variability compared to the resistive load (resistance-based load). In addition, the variation of the load resistance with the output amplitude tends to be opposite to the variation of g m to be with the output, which significantly improves the linearity of the amplifier. Using load transistors can result in an improvement of 8-10 dB in linearity.

Ein NMOS-/PMOS-Transistoreinrichtungswiderstand als eine Last kann zusätzlich zu der Last von 2RL verwendet werden (anstatt die Last von 2RL zu ersetzen). Der eine oder die mehreren Lasttransistoren können mit dem Widerstand (z. B. der widerstandsbasierten Last) parallelgeschaltet sein.An NMOS / PMOS transistor device resistance as a load may be added to the load of 2R L be used (instead of the load of 2R L to replace). The one or more load transistors may be connected in parallel with the resistor (eg, the resistor-based load).

13 stellt einen Verstärker 1300 mit offener Schleife basierend auf dem Verstärker 500 mit offener Schleife dar, der Lastwiderstand von 2RL ist zusätzlich zu dem Lastwiderstand 1302 (z. B. einem NMOS-Transistor) enthalten. Der Lastwiderstand von 2RL ist über die Differenzausgangsknoten voutn und voutp gekoppelt. Der Drain und die Source des Lasttransistors 1302 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp gekoppelt. Der Lasttransistor 1302 wird durch eine Gate-Spannung VG angesteuert. 13 makes an amplifier 1300 with open loop based on the amplifier 500 with open loop, the load resistance of 2R L is in addition to the load resistance 1302 (eg, an NMOS transistor). The load resistance of 2R L is about the difference output nodes v outn and v outp coupled. The drain and the source of the load transistor 1302 are with the difference output nodes v outn respectively. v outp coupled. The load transistor 1302 is through a gate voltage V G driven.

14 stellt einen Verstärker 1400 mit offener Schleife basierend auf dem Verstärker 600 mit offener Schleife dar, der Lastwiderstand von 2RL ist über die Differenzausgangsknoten voutn und voutp gekoppelt und der Drain und die Source des Lasttransistors 1402 (z. B. eines NMOS-Transistors) sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp gekoppelt. Der Lasttransistor 1402 wird durch eine Gate-Spannung VG angesteuert. 14 makes an amplifier 1400 with open loop based on the amplifier 600 with open loop, the load resistance of 2R L is about the difference output nodes v outn and v outp coupled and the drain and the source of the load transistor 1402 (eg, an NMOS transistor) are connected to the differential output nodes v outn respectively. v outp coupled. The load transistor 1402 is through a gate voltage V G driven.

15 stellt einen Verstärker 1500 mit offener Schleife dar, der dem Verstärker 1400 mit offener Schleife ähnelt, aber der Kaskodentransistor MN3 602 und der Kaskodentransistor MN4 604 sind weggelassen. Es versteht sich, dass eine geeignete Kombination eines oder mehrerer Widerstände und eines oder mehrerer Lasttransistoren für die verschiedenen hierin beschriebenen Open-Loop Verstärker mit den Differenzausgangsknoten voutn und voutp kreuzgekoppelt werden kann. 15 makes an amplifier 1500 with open loop representing the amplifier 1400 similar to open loop, but the cascode transistor M N3 602 and the cascode transistor M N4 604 are omitted. It is understood that a suitable combination of one or more resistors and one or more load transistors for the various open-loop amplifiers described herein with the differential output nodes v outn and v outp can be cross-coupled.

Open-Loop Verstärker mit Source-DegenerationOpen loop amplifier with source degeneration

16 stellt noch einen anderen Verstärker 1600 mit offener Schleife dar, der eine Push-Pull-Schaltungsstruktur mit einem Lastwiderstand aufweist, wobei eine Source-Degeneration unter Verwendung eines Widerstands Rd verwendet wird, um die Linearität des Verstärkers zu verbessern. Ähnlich zu den hierin beschriebenen Push-Pull-Strukturen weist der Verstärker 1600 mit offener Schleife zwei komplementäre Paare von Eingangstransistoren auf, die die Push-Pull-Schaltungsstruktur bilden. Ein erstes Paar von Eingangstransistoren weist einen Eingangstransistor MN1 1602 und einen Eingangstransistor MN2 1604 (z. B. NMOS-Transistoren) auf. Gates des Eingangstransistors MN1 1602 und des Eingangstransistors MN2 1604 empfangen vinp bzw. vinn . Ein zweites Paar von Eingangstransistoren weist einen Eingangstransistor MP1 1606 und einen Eingangstransistor MP2 1608 (z. B. PMOS-Transistoren) auf. Gates des Eingangstransistors MP1 1606 und des Eingangstransistors MP2 1608 empfangen vinp bzw. vinn . Die Drains des Eingangstransistors MN1 1602 und des Eingangstransistors MP1 1606 sind miteinander verbunden und bilden einen ersten Differenzausgangsknoten voutn . Die Drains des Eingangstransistors MN2 1604 und des Eingangstransistors MP2 1608 sind miteinander verbunden und bilden einen zweiten Differenzausgangsknoten Voutp. In diesem Beispiel sind die Source des Eingangstransistors MN1 1602 und die Source des Eingangstransistors MN2 1604 mit jeweiligen Stromquellen verbunden, die einen Strom I/2 bereitstellen. Ein Transistor MNc 1610 (z. B. ein NMOS-Transistor) und ein Transistor MNc 1612 (z. B. ein NMOS-Transistor) können als die Stromquellen dienen. Die Gates des Transistors MNc 1610 und des Transistors MNc 1612 können durch eine Vorspannung VB1 angesteuert werden. Die Source des Eingangstransistors MP1 1606 und die Source des Eingangstransistors MP2 1608 sind mit jeweiligen Stromquellen verbunden, die einen Strom I/2 bereitstellen. Ein Transistor MPc 1614 (z. B. ein PMOS-Transistor) und ein Transistor MPc 1616 (z. B. ein PMOS-Transistor) können als die Stromquellen dienen. Das Gate von MPc 1614 und des Transistors MPc 1616 können durch eine Vorspannung VB2 angesteuert werden. Ein Widerstand 2Rd ist über die Sources des Eingangstransistors MN1 1602 und des Eingangstransistors MN2 1604 gekoppelt. Ein Widerstand 2Rd ist auch über die Sources des Eingangstransistors MP1 1606 und des Eingangstransistors MP2 1608 gekoppelt. Die Last über die Differenzausgangsknoten voutn und voutp kann unter Verwendung von Widerständen (2RL ) oder unter Verwendung von NMOS-/PMOS-Einrichtungen, die im Lineargebiet arbeiten, implementiert werden, wie durch die 10-15 veranschaulicht. 16 make another amplifier 1600 with open loop having a push-pull circuit structure with a load resistor, wherein a source degeneration using a resistor R d is used to improve the linearity of the amplifier. Similar to the push-pull structures described herein, the amplifier 1600 with open loop on two complementary pairs of input transistors, which form the push-pull circuit structure. A first pair of input transistors has an input transistor M N1 1602 and an input transistor M N2 1604 (eg, NMOS transistors). Gates of the input transistor M N1 1602 and the input transistor M N2 1604 received v inp respectively. v inn , A second pair of input transistors has an input transistor M P1 1606 and an input transistor M P2 1608 (eg, PMOS transistors). Gates of the input transistor M P1 1606 and the input transistor M P2 1608 received v inp respectively. v inn , The drains of the input transistor M N1 1602 and the input transistor M P1 1606 are interconnected and form a first differential output node v outn , The drains of the input transistor M N2 1604 and the input transistor M P2 1608 are connected together to form a second differential output node Voutp . In this example, the source of the input transistor M N1 1602 and the source of the input transistor M N2 1604 connected to respective power sources that provide a current I / 2. A transistor M Nc 1610 (eg, an NMOS transistor) and a transistor M Nc 1612 (eg, an NMOS transistor) may serve as the current sources. The gates of the transistor M Nc 1610 and the transistor M Nc 1612 can by a bias V B1 be controlled. The source of the input transistor M P1 1606 and the source of the input transistor M P2 1608 are connected to respective power sources that provide a current I / 2. A transistor M Pc 1614 (eg a PMOS transistor) and a transistor M Pc 1616 (eg a PMOS transistor) may serve as the current sources. The gate of M Pc 1614 and the transistor M Pc 1616 can by a bias V B2 be controlled. A resistance 2R d is over the sources of the input transistor M N1 1602 and the input transistor M N2 1604 coupled. A resistance 2R d is also about the sources of the input transistor M P1 1606 and the input transistor M P2 1608 coupled. The load via the differential output nodes v outn and v outp can be done using resistors ( 2R L ) or using NMOS / PMOS devices operating in the linear region, such as 10-15 illustrated.

Gleichtaktunterdrückung für Open-Loop VerstärkerCommon mode rejection for open-loop amplifiers

Gleichtakt(CM: Common-Mode)-Unterdrückung kann in Verstärkern mit offener Schleife, wie etwa den hierin beschriebenen Verstärkern mit offener Schleife, von Vorteil sein. Eine ungesteuerte CM-Variation kann die Verstärkung mit einer Rate ändern, die zu schnell ist, dass die Kalibration diese tracken kann. Eine analoge CM-Steuerung kann langsame und schnelle Schleifen aufweisen, um eine gute CM-Steuerung zu gewährleisten. Veranschaulichende Ausführungsformen, die eine CM-Rückkopplungssteuerung aufweisen, sind in den 17-19 dargestellt. Ein Fachmann würde erkennen, dass die CM-Rückkopplungssteuertechniken hierin bei einem beliebigen der Open-Loop Verstärker angewendet werden können.Common mode (CM) suppression may be beneficial in open-loop amplifiers, such as the open-loop amplifiers described herein. An uncontrolled CM variation can change the gain at a rate too fast for the calibration to track. A CM analog control can have slow and fast loops to ensure good CM control. Illustrative embodiments that include CM feedback control are disclosed in U.S. Patent Nos. 4,194,954 17-19 shown. One skilled in the art would recognize that the CM feedback control techniques herein can be applied to any of the open loop amplifiers.

17 stellt einen Verstärker 1700 mit offener Schleife dar, der eine Push-Pull-Schaltungsstruktur und CM-Rückkopplungssteuerung aufweist. Die CM-Rückkopplungssteuerung wird bei sowohl der NMOS- als auch PMOS-Seite der Push-Pull-Schaltungsstruktur angewendet, um die Robustheit zu verbessern. Die Push-Pull-Schaltungsstruktur weist zwei Paare von Eingangstransistoren und jeweilige Stromquelleneinrichtungen auf, wie zuvor mit anderen Push-Pull-Schaltungsstrukturen (z. B. 7) beschrieben. Ein Gate des Transistors MNc 1702, der als die NMOS-seitige Stromquelle dient, wird durch eine Vorspannung VB1 angesteuert und die Gates der Transistoren MPc 1704, die als die PMOS-seitigen Stromquellen dienen, werden durch eine Vorspannung VB2 angesteuert. Die CM-Rückkopplungssteuerschaltung 1406 erfasst den Ausgangsgleichtakt und passt die Vorspannungen VB1 und VB2 dementsprechend (separat) an. Genauer gesagt, kann die CM-Rückkopplungssteuerschaltung 1706 Differenzialausgänge Voutp und Voutn unter Verwendung von Puffern 1708 bzw. 1710 puffern und die Ausgangsgleichtaktspannung Vout_CM über den Spannungsteiler von zwei Widerständen (in der Figur mit „R“ bezeichnet) bilden. Die Rückkopplungshandlung der Verstärker 1712 und 1714 kann die Ausgangsgleichtaktspannung Vout_CM nahe zu der idealen Gleichtaktspannung VCM ansteuern. Mit anderen Worten würden die Ausgänge der Verstärker, die jeweilige Stromquellen steuern (z. B. die Vorspannungen variieren), die Stromquellen (durch Variieren der Vorspannungen VB1 und VB2 ) anpassen, um die Ausgangsgleichtaktspannung Vout_CM näher zu der idealen Gleichtaktspannung VCM zu bringen. Die CM-Rückkopplungssteuerschaltung 1706 wird als eine CM-Rückkopplungssteuerschaltung mit geschlossener Schleife angesehen. 17 makes an amplifier 1700 with open loop having a push-pull circuit structure and CM feedback control. The CM feedback control is applied to both the NMOS and PMOS sides of the push-pull circuit structure to improve ruggedness. The push-pull circuit structure includes two pairs of input transistors and respective current source devices, as previously described with other push-pull circuit structures (eg, as shown in FIG. 7 ). A gate of the transistor M Nc 1702 , which serves as the NMOS side power source, is biased V B1 driven and the gates of the transistors M Pc 1704 , which serve as the PMOS-side current sources, are biased by one V B2 driven. The CM feedback control circuit 1406 captures the output common mode and adjusts the bias voltages V B1 and V B2 accordingly (separately). More specifically, the CM feedback control circuit 1706 differential outputs V outp and V outn using buffers 1708 respectively. 1710 buffer and the output common mode voltage V out_CM over the voltage divider of two resistors (in the figure with " R Form "). The feedback action of the amplifiers 1712 and 1714 can the output common mode voltage V out_CM close to the ideal common mode voltage V CM drive. In other words, the outputs of the amplifiers controlling respective current sources (eg, varying the bias voltages) would be the current sources (by varying the bias voltages V B1 and V B2 ) to match the output common mode voltage V out_CM closer to the ideal common mode voltage V CM bring to. The CM feedback control circuit 1706 is considered to be a closed-loop CM feedback control circuit.

18 stellt einen Verstärker 1800 mit offener Schleife mit „schneller“ CM-Rückkopplungssteuerung dar. Der Verstärker 1800 mit offener Schleife basiert auf einer Push-Pull-Schaltungsstruktur, die zuvor durch 17 veranschaulicht wurde. Bei diesem Beispiel weist die CM-Rückkopplungssteuerschaltung Geschalteter-Kondensator-Schaltungen 1802 und 1804 auf, die eine Vorspannung VB2 steuern, die die Gates des Transistors MPc 1704 ansteuert, der als die PMOS-seitigen Stromquellen dient. Die Geschalteter-Kondensator-Schaltungen 1802 und 1804 können den CM an den Differenzausgangsknoten Voutp und Voutn erfassen und passen die Vorspannung VB2 entsprechend an. Die Kondensatoren CCM sind bereitgestellt, um eine ideale zweckmäßige CM-Spannung zu erstellen, und die Vorspannung VB2 wird angepasst, um die erfasste CM-Spannung näher zu der idealen zweckmäßigen Gleichtaktspannung anzusteuern. 18 makes an amplifier 1800 with open loop with "fast" CM feedback control. The amplifier 1800 open-loop based on a push-pull circuit structure previously through 17 was illustrated. In this example, the CM feedback control circuit has switched capacitor circuits 1802 and 1804 on that a bias V B2 control the gates of the transistor M Pc 1704, which serves as the PMOS side current sources. The switched capacitor circuits 1802 and 1804 can send the CM to the difference output node V outp and V outn capture and adjust the preload V B2 accordingly. The capacitors C CM are provided to create an ideal expedient CM voltage, and the bias voltage V B2 is adjusted to drive the detected CM voltage closer to the ideal common mode voltage.

19 stellt einen Verstärker 1900 mit offener Schleife mit einer CM-Rückkopplung mit geschaltetem Kondensator (ähnlich zu 18) und eine CM-Rückkopplung mit geschlossener Schleife (ähnlich zu 17) dar. Eine CM-Rückkopplungsschaltung 1902 mit geschlossener Schleife (ähnlich zu der CM-Rückkopplungssteuerschaltung 1706) kann die Vorspannung VB1 steuern. Eine Geschalteter-Kondensator-Schaltung kann die Vorspannung VB2 steuern und eine zusätzliche CM-Rückkopplungsschaltung 1904 mit geschlossener Schleife kann die Vorspannung VB2 , die in der Geschalteter-Kondensator-Schaltung verwendet wird, steuern. Bei manchen Ausführungsformen kann eine CM-Rückkopplungsschleife mit geschlossener Schleife die Vorspannung VB2 , die in der CM-Rückkopplungsschaltung mit geschaltetem Kondensator verwendet wird, steuern oder sie kann einen Teil der Stromquellentransistoren (Transistoren MPc 1704 und Transistor MNc 1702) direkt steuern. Die CM-Rückkopplungsschaltung mit geschlossener Schleife liefert eine sehr enge Steuerung für eine relativ niedrige Frequenz, während die CM-Rückkopplungsschaltung mit geschaltetem Kondensator den Gleichtakt bis zu sehr hohen Frequenzen steuert. 19 makes an amplifier 1900 with open loop with CM feedback with switched capacitor (similar to 18 ) and a closed-loop CM feedback (similar to 17 ). A CM feedback circuit 1902 with closed loop (similar to the CM feedback control circuit 1706 ) can be the bias voltage V B1 Taxes. A switched capacitor circuit can be the bias voltage V B2 control and an additional CM feedback circuit 1904 with closed loop can the bias V B2 that is used in the switched-capacitor circuit control. In some embodiments, a closed-loop CM feedback loop may be the bias voltage V B2 , which is used in the switched capacitor CM feedback circuit, can control or part of the current source transistors (transistors M Pc 1704 and transistor M Nc 1702 ) directly. The closed loop CM feedback circuit provides very tight control for a relatively low frequency, while the switched capacitor CM feedback circuit controls common mode to very high frequencies.

Es ist anzumerken, dass die CM-Steuerung bei sowohl der NMOS- als auch der PMOS-Seite angewendet werden kann, um die Push-Pull-Operation in der CM-Rückkopplungssteuerschleife auszunutzen.It should be noted that the CM control can be applied to both the NMOS and the PMOS side to take advantage of the push-pull operation in the CM feedback control loop.

Reduzieren von CM-Verstärkung mit unsymmetrischen Lastwiderständen (Lastwiderständen oder Lasttransistoren, die in einem Lineargebiet arbeiten)Reduce CM gain with unbalanced load resistors (load resistors or load transistors operating in a linear region)

Bei manchen Ausführungsformen kann die CM-Verstärkung zusätzlich unter Verwendung von unsymmetrischen Lastwiderständen reduziert werden. 20 stellt einen Verstärker 2000 mit offener Schleife mit einer Push-Pull-Schaltungsstruktur basierend auf dem Verstärker 700 mit offener Schleife und unsymmetrischen Lastwiderständen dar. Die unsymmetrischen Lastwiderstände sind in der Figur mit 2RL bezeichnet. Die Lastwiderstände, die zwischen Versorgung und Masse verbunden sind (zwei Lastwiderstände in Reihe, wobei ein Lastwiderstand mit Versorgung verbunden ist und der andere Lastwiderstand mit Masse verbunden ist), bilden einen Spannungsteiler zwischen Versorgung und Masse. Das Bereitstellen von Lastwiderständen, wie dargestellt, für jeden Differenzausgangsknoten kann dabei helfen, die CM-Verstärkung an den Differenzausgangsknoten voutn und voutp zu reduzieren. Ein Knoten in Reihe zwischen den beiden Lastwiderständen ist mit einem Differenzausgangsknoten verbunden.In some embodiments, the CM gain may be further reduced using unbalanced load resistors. 20 makes an amplifier 2000 with open loop with a push-pull circuit structure based on the amplifier 700 with open loop and unbalanced load resistors. The unbalanced load resistors are in the figure with 2R L designated. The load resistors connected between supply and ground (two load resistors in series with one load resistor connected to supply and the other load resistor connected to ground) form a voltage divider between supply and ground. Providing load resistors, as shown, for each differential output node can help increase the CM gain at the differential output node v outn and v outp to reduce. A node in series between the two load resistors is connected to a differential output node.

Alternativ dazu können die Lastwiderstände mit der CM-Spannung VCM verbunden sein (zwei Lastwiderstände in Reihe, wobei ein Lastwiderstand mit einer CM-Spannung VCM verbunden ist und der andere Lastwiderstand auch mit der CM-Spannung VCM verbunden ist).Alternatively, the load resistances may be with the CM voltage V CM be connected (two load resistors in series, with a load resistor with a CM voltage V CM is connected and the other load resistance also with the CM voltage V CM connected is).

In dem dargestellten Beispiel bilden ein Lastwiderstand 2002 und ein Lastwiderstand 2004 zwei Reihenwiderstände, wobei der Lastwiderstand 2002 mit Versorgung verbunden ist und der Lastwiderstand 2004 mit Masse verbunden ist. Ein Knoten zwischen dem Lastwiderstand 2002 und dem Lastwiderstand 2004 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutn verbunden. Ein Lastwiderstand 2006 und ein Lastwiderstand 2008 bilden zwei Reihenwiderstände, wobei der Lastwiderstand 2006 mit Versorgung verbunden ist und der Lastwiderstand 2008 mit Masse verbunden ist. Ein Knoten zwischen dem Lastwiderstand 2006 und dem Lastwiderstand 2008 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutp verbunden.In the example shown form a load resistor 2002 and a load resistor 2004 two series resistors, the load resistance 2002 connected to supply and the load resistance 2004 connected to ground. A node between the load resistor 2002 and the load resistance 2004 is with the difference output node v outn connected. A load resistor 2006 and a load resistor 2008 form two series resistors, the load resistance 2006 connected to supply and the load resistance 2008 connected to ground. A node between the load resistor 2006 and the load resistance 2008 is with the difference output node v outp connected.

21 stellt einen Verstärker 2100 mit offener Schleife dar, der einen Inverter mit einer ohmschen Last aufweist. Die Last kann differenziell oder unsymmetrisch sein, um die CM-Verstärkung zu reduzieren. Wie dargestellt, weist der Verstärker 2100 mit offener Schleife ähnliche Lastwiderstände auf, wie in 20 gesehen. In dem dargestellten Beispiel bilden ein Lastwiderstand 2102 und ein Lastwiderstand 2104 zwei Reihenwiderstände, wobei der Lastwiderstand 2102 mit Versorgung verbunden ist und der Lastwiderstand 2104 mit Masse verbunden ist. Ein Knoten zwischen dem Lastwiderstand 2102 und dem Lastwiderstand 2104 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutn verbunden. Ein Lastwiderstand 2106 und ein Lastwiderstand 2108 bilden zwei Reihenwiderstände, wobei der Lastwiderstand 2106 mit Versorgung verbunden ist und der Lastwiderstand 2108 mit Masse verbunden ist. Ein Knoten zwischen dem Lastwiderstand 2106 und dem Lastwiderstand 2108 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutp verbunden. 21 makes an amplifier 2100 with open loop having an inverter with a resistive load. The load can be differential or unbalanced to reduce CM gain. As shown, the amplifier points 2100 with open loop similar load resistances as in 20 seen. In the example shown form a load resistor 2102 and a load resistor 2104 two series resistors, the load resistance 2102 connected to supply and the load resistance 2104 connected to ground. A node between the load resistor 2102 and the load resistance 2104 is with the difference output node v outn connected. A load resistor 2106 and a load resistor 2108 form two series resistors, the load resistance 2106 associated with care and the load resistance 2108 connected to ground. A node between the load resistor 2106 and the load resistance 2108 is with the difference output node v outp connected.

Zusätzlich dazu können NMOS-/PMOS-Transistoreinrichtungen, die im Lineargebiet arbeiten, anstelle von oder zusätzlich zu den unsymmetrischen Widerständen verwendet werden, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern, wie zuvor erwähnt. 22 stellt einen Verstärker 2000 mit offener Schleife mit einer Push-Pull-Schaltungsstruktur basierend auf dem Verstärker 700 mit offener Schleife und NMOS-/PMOS-Transistoreinrichtungen als die ohmschen Lasten dar. In dem dargestellten Beispiel ist der Drain eines Lasttransistors 2206 (z. B. PMOS-Transistors) mit dem Drain eines Lasttransistors 2202 (z. B. NMOS-Transistors) verbunden. Die Drains der Lasttransistoren 2206 und 2202 sind mit dem Differenzausgangsknoten voutn verbunden. Die Sources der Lasttransistoren 2206 und 2202 sind mit einer CM-Spannung VCM verbunden. Ein Gate des Lasttransistors 2206 wird durch eine Vorspannung VGP angesteuert. Ein Gate des Lasttransistors 2202 wird durch eine Vorspannung VGN angesteuert. Der Drain eines Lasttransistors 2208 (z. B. PMOS-Transistors) ist mit dem Drain eines Lasttransistors 2204 (z. B. NMOS-Transistors) verbunden. Die Drains der Lasttransistoren 2208 und 2204 sind mit dem Differenzausgangsknoten voutp verbunden. Die Sources der Lasttransistoren 2208 und 2204 sind mit einer CM-Spannung VCM verbunden. Ein Gate des Lasttransistors 2208 wird durch eine Vorspannung VGP angesteuert. Ein Gate des Lasttransistors 2204 wird durch eine Vorspannung VGN angesteuert. Die in 22 gesehenen NMOS-/PMOS-Einrichtungen können auch für den Verstärker von 20 verwendet werden.In addition, NMOS / PMOS transistor devices operating in the linear region may be used instead of or in addition to the single ended resistors to improve performance as previously mentioned. 22 makes an amplifier 2000 with open loop with a push-pull circuit structure based on the amplifier 700 with open loop and NMOS / PMOS transistor devices as the ohmic loads. In the illustrated example, the drain is a load transistor 2206 (eg PMOS transistor) to the drain of a load transistor 2202 (eg, NMOS transistor). The drains of the load transistors 2206 and 2202 are with the difference output node v outn connected. The sources of the load transistors 2206 and 2202 are with a CM voltage V CM connected. A gate of the load transistor 2206 is by a bias V GP driven. A gate of the load transistor 2202 is by a bias V GN driven. The drain of a load transistor 2208 (eg PMOS transistor) is connected to the drain of a load transistor 2204 (eg, NMOS transistor). The drains of the load transistors 2208 and 2204 are with the difference output node v outp connected. The sources of the load transistors 2208 and 2204 are with a CM voltage V CM connected. A gate of the load transistor 2208 is by a bias V GP driven. A gate of the load transistor 2204 is by a bias V GN driven. In the 22 NMOS / PMOS devices can also be used for the amplifier of 20 be used.

Es wird verstanden werden, dass die NMOS-/PMOS-Einrichtungen, wie etwa hierin beschriebene Lasttransistoren, bei verschiedenen durch die Offenbarung dargestellten und veranschaulichten Ausführungsformen anstelle von oder zusätzlich zu den Lastwiderständen verwendet werden können.It will be understood that the NMOS / PMOS devices, such as load transistors described herein, may be used in various embodiments illustrated and illustrated by the disclosure instead of or in addition to the load resistors.

Es wird auch verstanden werden, dass die verschiedenen Beispiele für unsymmetrische Lastwiderstände zu verschiedenen Verstärkern mit offener Schleife hinzugefügt werden können, die die Lastwiderstände über die Differenzausgangsknoten aufweisen.It will also be understood that the various examples of unbalanced load resistors may be added to various open-loop amplifiers having the load resistances across the differential output nodes.

Es wird auch verstanden werden, dass die verschiedenen Beispiele für unsymmetrische Lastwiderstände bei verschiedenen Arten von durch die Offenbarung dargestellten und veranschaulichten Verstärkern mit offener Schleife angewendet werden können.It will also be understood that the various examples of unbalanced load resistors may be applied to various types of open-loop amplifiers illustrated and illustrated by the disclosure.

Verstärkungsboosting für Open-Loop VerstärkerBoost boost for open-loop amplifiers

23 stellt einen Open-Loop Verstärker 2300 bzw. Verstärker mit offener Schleife dar, bei dem ein Verstärkungsboosting eingesetzt wird, um die effektive gm des Verstärkers zu erhöhen, ohne die Eingangskapazität zu erhöhen. Der Verstärker 2300 mit offener Schleife ähnelt dem Verstärker 500 mit offener Schleife. Eine Verstärkungsboosterschaltung 2302 kann mit den Differenzausgangsknoten voutn und voutP gekoppelt sein. Lastwiderstände werden auf eine ähnliche Weise wie in den 20 und 21 an den Differenzausgangsknoten voutn und voutp bereitgestellt. 23 provides an open-loop amplifier 2300 or open loop amplifier, where boost boosting is used to control the effective g m of the amplifier without increasing the input capacitance. The amplifier 2300 with open loop is similar to the amplifier 500 with open loop. A boost booster circuit 2302 can with the difference output node v outn and v outP be coupled. Load resistors are used in a similar way as in the 20 and 21 at the differential output node v outn and v outp provided.

24 stellt einen Verstärker 2400 mit offener Schleife dar, bei dem ein Verstärkungsboosting eingesetzt wird, um die effektive gm des Verstärkers unter Verwendung einer positiven Rückkopplung zu erhöhen, ohne die Eingangskapazität zu erhöhen. Der Verstärker 2400 mit offener Schleife ähnelt dem Verstärker 2300 mit offener Schleife. Die Verstärkungsboosterschaltung weist einen kreuzgekoppelten Transistor MN3 2402 und einen kreuzgekoppelten Transistor MN4 2404 (z. B. NMOS-Transistoren) auf. Das Gate des kreuzgekoppelten Transistors MN3 2402 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutp gekoppelt und das Gate des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2404 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutn gekoppelt. Die Drains des kreuzgekoppelten Transistors MN3 2402 und des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2404 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp gekoppelt. Die Sources des kreuzgekoppelten Transistors MN3 2402 und des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2404 sind mit dem Drain des Transistors MNc 506, der als eine Stromquelle dient, gekoppelt. Die Breiten und Längen des kreuzgekoppelten Transistors MN4 3402 und des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2404 sind viel kleiner als die des Eingangstransistors MN1 502 und des Eingangstransistors MN2 504. 24 makes an amplifier 2400 with open loop, where a boost boosting is used to control the effective g m of the amplifier using a positive feedback without increasing the input capacitance. The amplifier 2400 with open loop is similar to the amplifier 2300 with open loop. The boost booster circuit has a cross-coupled transistor M N3 2402 and a cross-coupled transistor M N4 2404 (eg NMOS transistors) on. The gate of the cross-coupled transistor M N3 2402 is with the difference output node v outp coupled and the gate of the cross-coupled transistor M N4 2404 is with the difference output node v outn coupled. The drains of the cross-coupled transistor M N3 2402 and the cross-coupled transistor M N4 2404 are with the difference output nodes v outn respectively. v outp coupled. The sources of the cross-coupled transistor M N3 2402 and the cross-coupled transistor M N4 2404 are connected to the drain of the transistor M Nc 506 , which serves as a power source, coupled. The widths and lengths of the cross-coupled transistor M N4 3402 and the cross-coupled transistor M N4 2404 are much smaller than those of the input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 ,

25 veranschaulicht eine beispielhafte Verstärkungsboosterschaltung 2500, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Die Verstärkungsboosterschaltung 2500 kann mit den Differenzausgangsknoten voutn und voutp gekoppelt sein, wie dargestellt. Die Verstärkungsboosterschaltung 2500 weist einen kreuzgekoppelten Transistor MN3 2502 und einen kreuzgekoppelten Transistor MN4 2504 (die dem kreuzgekoppelten Transistor MN3 2102 und dem kreuzgekoppelten Transistor MN4 2404 von 24 ähneln können) auf. Das Gate des kreuzgekoppelten Transistors MN3 2502 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutp gekoppelt und das Gate des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2504 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutn gekoppelt. Die Drains des kreuzgekoppelten Transistors MN3 2502 und des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2504 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp gekoppelt. Die Sources des kreuzgekoppelten Transistors MN3 2502 und des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2504 sind mit den Drains des Transistors MNB1 2506 und des Transistors MNB2 2508 gekoppelt. Die Gates des Transistors MNB1 2506 und des Transistors MNB2 2508 werden durch eine Vorspannung VBgn angesteuert. Die Verstärkungsboosterschaltung 2500 kann zur CM-Steuerung verwendet werden. 25 illustrates an exemplary boost booster circuit 2500 According to some embodiments of the disclosure. The boost booster circuit 2500 can with the difference output node v outn and v outp be coupled as shown. The boost booster circuit 2500 has a cross-coupled transistor M N3 2502 and a cross-coupled transistor M N4 2504 (the cross-coupled transistor M N3 2102 and the cross-coupled transistor M N4 2404 from 24 can resemble). The gate of the cross-coupled transistor M N3 2502 is with the difference output node v outp coupled and the gate of the cross-coupled transistor M N4 2504 is with the difference output node v outn coupled. The drains of the cross-coupled transistor M N3 2502 and the cross-coupled transistor M N4 2504 are with the difference output nodes v outn respectively. v outp coupled. The sources of the cross-coupled transistor M N3 2502 and the cross-coupled transistor M N4 2504 are with the drains of the transistor M NB1 2506 and the transistor M NB2 Coupled 2508. The gates of the transistor M NB1 2506 and the transistor M NB2 2508 be through a bias V Bgn driven. The boost booster circuit 2500 can be used for CM control.

26 stellt einen Verstärker 2600 mit offener Schleife dar, bei dem ein Verstärkungsboosting eingesetzt wird. Der Verstärker 2600 mit offener Schleife basiert auf dem Verstärker 1100 mit offener Schleife von 11 (der eine Push-Pull-Schaltungsstruktur aufweist). Lastwiderstände werden auf eine ähnliche Weise wie in den 20 und 21 an den Differenzausgangsknoten voutn und voutp bereitgestellt. Die Verstärkungsboosterschaltung 2602 kann mit den Differenzausgangsknoten voutn und voutP gekoppelt sein und kann basierend auf den hierin beschriebenen Verstärkungsboosterschaltungen implementiert werden. 26 makes an amplifier 2600 with an open loop in which a boost boosting is used. The amplifier 2600 with open loop based on the amplifier 1100 with open loop of 11 (having a push-pull circuit structure). Load resistors are used in a similar way as in the 20 and 21 at the differential output node v outn and v outp provided. The boost booster circuit 2602 can with the difference output node v outn and v outP and can be implemented based on the gain boost circuits described herein.

27 stellt einen Verstärker 2700 mit offener Schleife mit einer veranschaulichenden Implementierung der in 26 gesehenen Verstärkungsboosterschaltung 2602 dar. Die Verstärkungsboosterschaltung weist einen kreuzgekoppelten Transistor MN3 2702 und einen kreuzgekoppelten Transistor MN4 2704 (z. B. NMOS-Transistoren) auf. Das Gate des kreuzgekoppelten Transistors MN3 2702 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutp gekoppelt und das Gate des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2704 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutn gekoppelt. Die Drains des kreuzgekoppelten Transistors MN3 2702 und des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2704 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp gekoppelt. Die Sources des kreuzgekoppelten Transistors MN3 2702 und des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2704 sind mit dem Drain des Transistors MNc 710, der als eine Stromquelle dient, gekoppelt. Die Verstärkungsboosterschaltung weist ferner einen kreuzgekoppelten Transistor MP3 2706 und einen kreuzgekoppelten Transistor MP4 2708 (z. B. PMOS-Transistoren) auf. Das Gate des kreuzgekoppelten Transistors MP3 2706 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutp gekoppelt und das Gate des kreuzgekoppelten Transistors MP4 2708 ist mit dem Differenzausgangsknoten voutn gekoppelt. Die Drains des kreuzgekoppelten Transistors MP3 2706 und des kreuzgekoppelten Transistors MP4 2708 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp gekoppelt. Die Sources des kreuzgekoppelten Transistors MP3 2706 und des kreuzgekoppelten Transistors MP4 2708 sind mit dem Drain des Transistors MPc 712, der als eine Stromquelle dient, gekoppelt. Die Breiten und Längen des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2704, des kreuzgekoppelten Transistors MN4 2404, des kreuzgekoppelten Transistors MP3 2706 und des kreuzgekoppelten Transistors MP4 2708 sind viel kleiner als die des Eingangstransistors MN1 702, des Eingangstransistors MN2 704, des Eingangstransistors MP1 706 und des Eingangstransistors MP2 708. 27 makes an amplifier 2700 with an open loop with an illustrative implementation of the in 26 seen boost booster circuit 2602 The boost booster circuit has a cross-coupled transistor M N3 2702 and a cross-coupled transistor M N4 2704 (eg, NMOS transistors). The gate of the cross-coupled transistor M N3 2702 is with the difference output node v outp coupled and the gate of the cross-coupled transistor M N4 2704 is with the difference output node v outn coupled. The drains of the cross-coupled transistor M N3 2702 and the cross-coupled transistor M N4 2704 are with the difference output nodes v outn respectively. v outp coupled. The sources of the cross-coupled transistor M N3 2702 and the cross-coupled transistor M N4 2704 are connected to the drain of the transistor M Nc 710, which serves as a power source. The boost booster circuit further includes a cross-coupled transistor M P3 2706 and a cross-coupled transistor M P4 2708 (eg, PMOS transistors). The gate of the cross-coupled transistor M P3 2706 is with the difference output node v outp coupled and the gate of the cross-coupled transistor M P4 2708 is with the difference output node v outn coupled. The drains of the cross-coupled transistor M P3 2706 and the cross-coupled transistor M P4 2708 are with the difference output nodes v outn respectively. v outp coupled. The sources of the cross-coupled transistor M P3 2706 and the cross-coupled transistor M P4 2708 are connected to the drain of the transistor M Pc 712 , which serves as a power source, coupled. The widths and lengths of the cross-coupled transistor M N4 2704 , the cross-coupled transistor M N4 2404 , the cross-coupled transistor M P3 2706 and the cross-coupled transistor M P4 2708 are much smaller than those of the input transistor M N1 702 , the input transistor M N2 704 , the input transistor M P1 706 and the input transistor M P2 708 ,

Variationen am Open-Loop VerstärkerVariations on the open-loop amplifier

28 stellt einen beispielhaften Verstärker 2800 mit offener Schleife dar, der einige Modifikationen am Verstärker 1500 mit offener Schleife von 15 aufweist, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Eine Modifikation schließt eine Source-Degeneration ein, z. B. ein Teilen des Transistors MNc 506, der als eine Stromquelle in 15 dient, in zwei Transistoren MNc 2802 und MNc 2804 (die jeweils einen Strom I/2 bereitstellen). Die Transistoren MNc 2802 und MNc 2804 können NMOS-Transistoren sein. In diesem Beispiel sind die Sources der Eingangstransistoren MN1 502 und MN2 504 mit jeweiligen Drains von MNc 2802 und MNc 2804 verbunden. Die Gates der Transistoren MNc 2802 und MNc 2804 können durch eine Vorspannung VB1 angesteuert werden. Auf eine ähnliche Weise wie 16 ist ein Widerstand 2Rd (zur Source-Degeneration) über die Sources des Eingangstransistors MN1 502 und des Eingangstransistors MN2 504 gekoppelt. Eine andere Modifikation schließt ein Puffern der Differenzeingänge Vinp und Vinn mit Source-Folgern 2806 bzw. 2808 ein, bevor die gepufferten Differenzeingänge den Gates der Eingangstransistoren MN1 502 und MN2 504 bereitgestellt werden. 28 represents an exemplary amplifier 2800 with open loop showing some modifications to the amplifier 1500 with open loop of 15 according to some embodiments of the disclosure. One modification involves source degeneration, e.g. B. a part of the transistor M Nc 506 acting as a power source in 15 serves, in two transistors M Nc 2802 and M Nc 2804 (each providing a current I / 2). The transistors M Nc 2802 and M Nc 2804 may be NMOS transistors. In this example, the sources are the input transistors M N1 502 and M N2 504 with respective drains of M Nc 2802 and M Nc 2804 connected. The gates of the transistors M Nc 2802 and M Nc 2804 can by a bias V B1 be controlled. In a similar way as 16 is a resistance 2R d (to source degeneration) via the sources of the input transistor M N1 502 and the input transistor M N2 504 coupled. Another modification involves buffering the differential inputs V inp and V inn with source followers 2806 respectively. 2808 before the buffered differential inputs go to the gates of the input transistors M N1 502 and M N2 504 to be provided.

29 stellt einen beispielhaften Verstärker 2900 mit offener Schleife dar, der einige Modifikationen am Verstärker 2800 mit offener Schleife von 28 aufweist, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Die Source-Folger 2806 und 2808 von 28 werden durch Push-Pull-Source-Folger 2906 bzw. 2908 zum Puffern der Differenzeingänge vinp und vinn ersetzt, bevor die gepufferten Differenzeingänge den Gates der Eingangstransistoren MN1 502 und MN2 504 bereitgestellt werden. 29 represents an exemplary amplifier 2900 with open loop showing some modifications to the amplifier 2800 with open loop of 28 according to some embodiments of the disclosure. The source follower 2806 and 2808 from 28 be through push-pull source follower 2906 respectively. 2908 for buffering the differential inputs v inp and v inn replaced before the buffered differential inputs to the gates of the input transistors M N1 502 and M N2 504 to be provided.

30 stellt einen beispielhaften Verstärker 3000 mit offener Schleife dar, der einige Modifikationen am Verstärker 2900 mit offener Schleife von 29 aufweist, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Kreuzgekoppelte Transistoren 3002 und 3004 (z. B. NMOS-Transistoren) sind hinzugefügt. Das Gate des kreuzgekoppelten Transistors 3002 ist mit dem Gate des Eingangstransistors MN1 502 gekoppelt. Der Drain des kreuzgekoppelten Transistors 3002 ist mit der Source des Eingangstransistors MN2 504 gekoppelt. Das Gate des kreuzgekoppelten Transistors 3004 ist mit dem Gate des Eingangstransistors MN2 504 gekoppelt. Der Drain des kreuzgekoppelten Transistors 3004 ist mit der Source des Eingangstransistors MN1 502 gekoppelt. 30 represents an exemplary amplifier 3000 with open loop showing some modifications to the amplifier 2900 with open loop of 29 according to some embodiments of the disclosure. Cross coupled transistors 3002 and 3004 (eg NMOS transistors) are added. The gate of the cross-coupled transistor 3002 is connected to the gate of the input transistor M N1 502 coupled. The drain of the cross-coupled transistor 3002 is with the source of the input transistor M N2 504 coupled. The gate of the cross-coupled transistor 3004 is connected to the gate of the input transistor M N2 504 coupled. The drain of the cross-coupled transistor 3004 is with the source of the input transistor M N1 502 coupled.

Analoge Tracking-Schaltungen zum Ansteuern eines LasttransistorsAnalog tracking circuits for driving a load transistor

Bei manchen Ausführungsformen können eine oder mehrere NMOS-/PMOS-Transistoreinrichtungen, die im Lineargebiet arbeiten, über die Differenzausgangsknoten einer Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife bereitgestellt sein, wie in den Beispielen gesehen, die in den 11-15 und 28-30 veranschaulicht sind. Eine analoge Tracking-Schaltung kann bereitgestellt sein, um die Gate-Spannung, z. B. VG , zu erzeugen, um den Lasttransistor anzusteuern. Eine NMOS-/PMOS-Transistoreinrichtung als eine Last mit einer analogen Tracking-Steuerung für die Gate-Spannungen der NMOS-/PMOS-Transistoreinrichtung VG besitzt Vorteile für die Verzerrungsaufhebung und kann bei allen hierin beschriebenen Verstärkerschaltungen mit offener Schleife angewendet werden. Analoge Tracking-Schaltungen, die in der Lage sind, Variationen zu tracken, können den Open-Loop Verstärker linearisieren und eine gute Leistungsfähigkeit gewährleisten. Analoge Tracking-Schaltungen sind insbesondere zum Linearisieren und Verbessern der Leistungsfähigkeit von Verstärkern mit offener Schleife (z. B. sogar Verstärkern mit offener Schleife, die als Verstärker mit variabler Verstärkung verwendet werden) von Vorteil, die möglicherweise keine verfügbare Kalibrationen zum Linearisieren der Open-Loop Verstärker aufweisen (oder nicht).In some embodiments, one or more NMOS / PMOS transistor devices operating in the linear region may be provided across the differential output nodes of a main open loop amplifier circuit, as seen in the examples incorporated in FIGS 11-15 and 28-30 are illustrated. An analog tracking circuit may be provided to adjust the gate voltage, e.g. B. V G to generate to drive the load transistor. An NMOS / PMOS transistor device as a load with analog tracking control for the gate voltages of the NMOS / PMOS transistor device V G has advantages for distortion cancellation and can be applied to all open-loop amplifier circuits described herein. Analog tracking circuits capable of tracking variations can linearize the open-loop amplifier and ensure good performance. Analog tracking circuits are particularly useful for linearizing and improving the performance of open-loop amplifiers (e.g., even open-loop amplifiers used as variable-gain amplifiers) that may not have available calibrations to linearize the open-loop amplifiers. Loop amplifier (or not).

Idealerweise ist die Gate-Spannung VG eine Summe der Gate-Source-Spannung einer Transistoreinrichtung VGS und der idealen CM-Spannung VCM und eine derartige Gate-Spannung würde gewährleisten, dass der NMOS-/PMOS-Transistor, der als eine Last arbeitet, im Lineargebiet arbeitet. Die ideale Gate-Source-Spannung einer Transistoreinrichtung VGS zum Betreiben des Lasttransistors im Lineargebiet kann jedoch mit einem oder mehreren der Folgenden variieren: Prozess, Temperatur und Spannung und anderen Faktoren. Faktoren können Folgendes einschließen: Spannung über Transistoren in der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife, Transkonduktanz/Widerstand von Transistoren in der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife, Verstärkungseinstellungen der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife und Einstellungen von Vorspannungsströmen in der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife. Eine analoge Tracking-Schaltung kann gewährleisten, dass die Gate-Source-Spannung einer Transistoreinrichtung VGS zum Betreiben des Lasttransistors im Lineargebiet und die resultierende Gate-Spannung Gate-Spannung VG entsprechend gesteuert werden.Ideally, the gate voltage V G a sum of the gate-source voltage of a transistor device V GS and the ideal CM voltage V CM and such a gate voltage would ensure that the NMOS / PMOS transistor operating as a load operates in the linear region. The ideal gate-source voltage of a transistor device V GS however, to operate the load transistor in the linear region may vary with one or more of the following: process, temperature and voltage, and other factors. Factors may include: voltage across transistors in the main open loop amplifier circuit, transconductance / resistance of transistors in the main open loop amplifier circuit, gain settings of the main open loop amplifier circuit, and bias current settings in the main open loop amplifier circuit. An analog tracking circuit can ensure that the gate-source voltage of a transistor device V GS for operating the load transistor in the linear region and the resulting gate voltage gate voltage V G be controlled accordingly.

31 stellt eine beispielhafte analoge Tracking-Schaltung 3100 zum Erzeugen einer Gate-Spannung VG zum Ansteuern eines Gates eines Lasttransistors dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Die analoge Tracking-Schaltung 3100 kann zum Durchführen eines analogen Trackings der Temperatur verwendet werden und passt die Gate-Spannung zum Ansteuern einer NMOS-/PMOS-Lasttransistoreinrichtung entsprechend an. Die analoge Tracking-Schaltung 3100 weist eine erste Stromquelle 3102, eine zweite Stromquelle 3104, einen ersten Operationsverstärker (Opamp) 3108, einen zweiten Opamp 3110 und einen Widerstand Rg 3106 auf. Die erste Stromquelle 3102 weist einen festen Strom Ifest auf, der sich nicht mit der Temperatur ändert. Die zweite Stromquelle 3104 weist einen variablen Strom IPTAT auf, der proportional zu einer absoluten Temperatur der Schaltung ist. Der erste Opamp 3108 befindet sich in einer negativen Rückkopplungskonfiguration, bei der der erste Opamp 3108 eine (ideale) CM-Spannung am nicht invertierenden Eingang empfängt und den Ausgang des ersten Opamp 3108 (als Knoten 3120 bezeichnet) am invertierenden Eingang empfängt. Infolgedessen folgt die Spannung am Ausgang des ersten Opamp 3108 am Knoten 3120 der Spannung am nicht invertierenden Eingang VCM . Die Spannung am Knoten 3122 ist eine Summe der Spannung über den Widerstand Rg 3106 (als VGS bezeichnet) und der Spannung des Knotens 3120 (die VCM ist). Die Spannung über den Widerstand Rg 3106 (als VGS bezeichnet) basiert auf dem Strom durch die erste Stromquelle 3102 und die zweite Stromquelle 3104. Infolgedessen kann die Spannung über den Widerstand Rg 3106 (als VGS bezeichnet) aufgrund dessen, dass die zweite Stromquelle 3104 einen variablen Strom IPTAT aufweist, die Temperatur tracken. Der zweite Opamp 3110 befindet sich auch in einer negativen Rückkopplungskonfiguration, bei der der zweite Opamp 3110 eine Spannung am Knoten 3122 am nicht invertierenden Eingang empfängt und den Ausgang des zweiten Opamp 3110 am invertierenden Eingang empfängt. Infolgedessen folgt die Spannung am Ausgang des zweiten Opamp 3110 der Spannung am nicht invertierenden Eingang, d. h. VGS + VCM , und kann als eine Gate-Spannung VG zum Ansteuern eines NMOS-/PMOS-Transistors, der als eine Last dient, verwendet werden. 31 provides an exemplary analog tracking circuit 3100 for generating a gate voltage V G for driving a gate of a load transistor, according to some embodiments of the disclosure. The analog tracking circuit 3100 may be used to perform analog tracking of the temperature and adjust the gate voltage to drive an NMOS / PMOS load transistor device accordingly. The analog tracking circuit 3100 has a first power source 3102 , a second power source 3104 , a first operational amplifier (Opamp) 3108 , a second opamp 3110 and a resistance R g 3106 on. The first power source 3102 has a fixed current I firmly that does not change with temperature. The second power source 3104 has a variable current I PTAT which is proportional to an absolute temperature of the circuit. The first opamp 3108 is in a negative feedback configuration where the first opamp 3108 receives a (ideal) CM voltage at the non-inverting input and the output of the first opamp 3108 (as a node 3120 designated) at the inverting input receives. As a result, the voltage follows at the output of the first opamp 3108 at the node 3120 the voltage at the non-inverting input V CM , The tension at the knot 3122 is a sum of the voltage across the resistor R g 3106 (when V GS referred to) and the voltage of the node 3120 (the V CM is). The voltage across the resistor R g 3106 (when V GS ) is based on the current through the first current source 3102 and the second power source 3104 , As a result, the voltage across the resistor R g 3106 (when V GS due to the fact that the second power source 3104 a variable current I PTAT has, the temperature track. The second opamp 3110 is also in a negative feedback configuration where the second opamp 3110 a tension at the node 3122 at the non-inverting input and receives the output of the second opamp 3110 receives at the inverting input. As a result, the voltage follows at the output of the second opamp 3110 the voltage at the non-inverting input, ie V GS + V CM , and can be considered a gate voltage V G for driving an NMOS / PMOS transistor serving as a load.

In manchen Fällen kann die analoge Tracking-Schaltung 3100 modifiziert werden, um Track-Änderungen in der Vorspannungsstromeinstellung in der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife durchzuführen. Die Vorspannungsstromeinstellung wird beim Ändern der Verstärkung des HauptOpen-Loop Verstärkers verwendet, indem die Menge an Strom, die durch die eine oder die mehreren Stromquellen im HauptOpen-Loop Verstärker fließt, modifiziert wird. Die Modifikation kann ein Ändern der Vorspannung der analogen Tracking-Schaltung 3100 basierend auf jeder Einstellung des Vorspannungsstroms in der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife aufweisen. Die Einstellungen für den Strom Ifest und/oder den Strom IPTAT können zum Beispiel basierend auf der Vorspannungsstromeinstellung in der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife angepasst werden. Bei einem anderen Beispiel kann die analoge Tracking-Schaltung eine zusätzliche variable Stromquelle aufweisen, die mit einem Knoten 3122 gekoppelt ist und basierend auf der Einstellung des Vorspannungsstroms in der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife variieren kann. Infolgedessen kann der Strom durch den Widerstand Rg 3106, und somit die Spannung über den Widerstand VGS , Verstärkungsänderungen in der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife tracken.In some cases, the analog tracking circuit 3100 modified to perform track changes in the bias current setting in the main open loop amplifier circuit. The bias current setting is used when changing the gain of the main loop amplifier by modifying the amount of current flowing through the one or more current sources in the main loop amplifier. The modification may include changing the bias of the analog tracking circuit 3100 based on each setting of the bias current in the main open loop amplifier circuit. The settings for the current I firmly and / or the electricity I PTAT For example, they may be adjusted based on the bias current setting in the main open loop amplifier circuit. In another example, the analog tracking circuitry may include an additional variable current source coupled to a node 3122 is coupled and may vary based on the adjustment of the bias current in the main open loop amplifier circuit. As a result, the current through the resistor R g 3106 , and thus the voltage across the resistor V GS , Track gain changes in the main open loop amplifier circuit.

32 stellt eine beispielhafte analoge Tracking-Schaltung 3200 zum Erzeugen einer Gate-Spannung VG zum Ansteuern eines Gates eines Lasttransistors eines HauptOpen-Loop Verstärkers dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Die analoge Tracking-Schaltung 3200 kann verschiedene Änderungen im HauptOpen-Loop Verstärker tracken, einschließlich Änderungen in den Vorspannungsstromeinstellungen (d. h. Verstärkung) in der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife. Die analoge Tracking-Schaltung 3200 weist einen ersten Opamp 3202 und einen zweiten Opamp 3204 auf. Der erste Opamp 3202 wird zum Erzeugen einer Spannung VGS verwendet. Der erste Opamp 3202 wird betrieben, um die Spannung am invertierenden Eingang und am nicht invertierenden Eingang des ersten Opamp 3202 zu entzerren und die optimale Gate-Source-Spannung VGS abzuleiten. Am nicht invertierenden Eingang fließt ein Laststrom IL (z. B. ein Maximalstrom, der durch die Last des HauptOpen-Loop Verstärkers fließt) durch eine erste Replikatlastschaltung, die einen Transistor MNL 3206 und einen Widerstand 3208 (parallel bereitgestellt) aufweist. Die erste Replikatlastschaltung kann einen Lasttransistor und einen Lastwiderstand des HauptOpen-Loop Verstärkers replizieren (z. B. wie in den 13-15 und 28-30 gesehen). Der Ausgang des ersten Opamp 3202 VGS steuert das Gate des Transistors MNL 3206 der ersten Replikatschaltung an. Der Schaltkreis am nicht invertierenden Eingang trackt eine Spannung über die Lasteinrichtungen (z. B. Spannung/Transkonduktanz/Widerstand über die Lasteinrichtungen). Am invertierenden Eingang fließt ein Laststrom IL durch eine zweite Replikatschaltung, die einen Transistor MN1_sc 3218 und einen Widerstand 3216 (parallel bereitgestellt) aufweist. Der Transistor in der zweiten Replikatschaltung repliziert einen Eingangstransistor des HauptOpen-Loop Verstärkers (z. B. Transistoren, die in den Figuren als MN1 bezeichnet sind) und kann eine skalierte Version des Eingangstransistors sein. Der Schaltkreis am invertierenden Eingang trackt somit eine Spannung über einen Eingangstransistor. Der Schaltkreis am invertierenden Eingang trackt auch einen Vorspannungsstrom IB (eine Vorspannungsstromeinstellung des HauptOpen-Loop Verstärkers) und eine Temperatur-/Wärmevariation durch den Widerstand 2R0 3220. Der Schaltkreis am invertierenden Eingang trackt somit eine Spannung über einen Eingangstransistor (z. B. Spannung/Transkonduktanz/Widerstand über den Eingangswiderstand), eine Vorspannungsstromeinstellung des HauptOpen-Loop Verstärkers und eine Temperatur-/Wärmevariation. Durch den Rückkopplungsmechanismus des ersten Opamp 3202 (d. h. unter Verwendung des Ausgangs des ersten Opamp 3202, um das Gate des Transistors MNL 3206 anzusteuern) kann der erste Opamp 3202 eine optimale Gate-Source-Spannung VGS zum Betreiben des Lasttransistors in der Hauptverstärkerschaltung mit offener Schleife ableiten. Der zweite Opamp 3204 befindet sich in einer negativen Rückkopplungskonfiguration und ein Summierungspunkt der Spannungen VGS und VCM ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Opamp verbunden. Die Spannung am Ausgang des zweiten Opamp 3204 folgt dem nicht invertierenden Eingang, d. h. VGS + VCM , und der zweite Opamp 3204 arbeitet als ein nicht invertierender Summierungsverstärker (oder Spannungsaddierer), um einen Ausgang zu erzeugen, der eine positive Summe der Spannungen VGS und VCM repräsentiert (oder proportional zu dieser ist). Die Spannung am Ausgang des zweiten Opamp 3110 kann als eine Gate-Spannung VG zum Ansteuern eines NMOS-/PMOS-Transistors, der als eine Last dient, verwendet werden und kann als eine Gate-Spannung VG zum Ansteuern eines NMOS-/PMOS-Transistors, der als eine Last dient, verwendet werden. 32 provides an exemplary analog tracking circuit 3200 for generating a gate voltage V G for driving a gate of a load transistor of a main open-loop amplifier, in accordance with some embodiments of the disclosure. The analog tracking circuit 3200 can track various changes in the main loop amplifier, including changes in the bias current settings (ie, gain) in the main open loop amplifier circuit. The analog tracking circuit 3200 has a first opamp 3202 and a second opamp 3204 on. The first opamp 3202 is used to generate a voltage V GS used. The first opamp 3202 is operated to control the voltage at the inverting input and at the non-inverting input of the first opamp 3202 to equalize and the optimal gate-source voltage V GS derive. A load current flows at the non-inverting input I L (eg, a maximum current flowing through the load of the main open-loop amplifier) through a first replica load circuit including a transistor M NL 3206 and a resistance 3208 (provided in parallel). The first replica load circuit may replicate a load transistor and a load resistor of the main open-loop amplifier (eg, as in FIGS 13-15 and 28-30 seen). The output of the first Opamp 3202 V GS controls the gate of the transistor M NL 3206 the first replica circuit. The circuit at the non-inverting input tracks a voltage across the load devices (eg, voltage / transconductance / resistance across the load devices). At the inverting input, a load current flows I L through a second replica circuit, which is a transistor M N1_sc 3218 and a resistance 3216 (provided in parallel). The transistor in the second replica circuit replicates an input transistor of the main open-loop amplifier (eg, transistors shown in the figures) M N1 and may be a scaled version of the input transistor. The circuit at the inverting input thus tracks a voltage across an input transistor. The circuit at the inverting input also tracks a bias current I B (a bias current setting of the main open-loop amplifier) and a temperature / heat variation by the resistor 2R 0 3220 , The circuit at the inverting input thus tracks a voltage across an input transistor (eg, voltage / transconductance / resistance across the input resistor), a bias current setting of the main open-loop amplifier, and a temperature / heat variation. Through the feedback mechanism of the first Opamp 3202 (ie using the output of the first opamp 3202 to the gate of the transistor M NL 3206 to drive) can the first Opamp 3202 an optimal gate-source voltage V GS for operating the load transistor in the main open loop amplifier circuit. The second opamp 3204 is in a negative feedback configuration and a summation point of the voltages V GS and V CM is connected to the non-inverting input of the opamp. The voltage at the output of the second opamp 3204 follows the non-inverting input, ie V GS + V CM , and the second opamp 3204 operates as a non-inverting summing amplifier (or voltage adder) to produce an output that is a positive sum of the voltages V GS and V CM represents (or is proportional to). The voltage at the output of the second opamp 3110 can be considered a gate voltage V G for driving an NMOS / PMOS transistor serving as a load, and may be used as a gate voltage V G for driving an NMOS / PMOS transistor serving as a load.

Dither-Injektion und VerstärkungskalibrationDither injection and gain calibration

Die Fähigkeit, die Nichtlinearität der Verstärkerstruktur mit offener Schleife zu kalibrieren, falls erforderlich, kann wichtig sein. Es gibt mehrere Verfahren zum Kalibrieren der Nichtlinearität, von denen manche auf das Injizieren eines Kalibrations-Dither und Verwenden der Korrelationen und/oder Histogramme/Zählungen basierend auf offenen Intervallen, die an gewissen Inspektionspunkten (Schwellen oder Werten, die offene Intervalle eines Signals definieren) definiert sind, angewiesen sind, um die Nichtlinearität der Transfercharakteristik zu schätzen. Bei diesen Algorithmen hilft das Eingangssignal, das aus dem ADC-Eingangssignal plus einem intern erzeugten (großen) Linearisierung-Dither-Signal zusammengesetzt ist, dabei, die Transfercharakteristiken des Verstärkers zu durchlaufen. Das Kalibrations-Dither wird zum Detektierten der Nichtlinearität verwendet, die bewirkt, dass sich die Antwort, wenn das Dither positiv ist, von der unterscheidet, wenn das Dither negativ ist.The ability to calibrate the nonlinearity of the open loop amplifier structure, if necessary, may be important. There are several methods for calibrating the nonlinearity, some of which involve injecting a calibration dither and using the correlations and / or histograms / counts based on open intervals that define certain points of inspection (thresholds or values that define open intervals of a signal). are assigned to estimate the nonlinearity of the transfer characteristic. In these algorithms, the input signal, which is composed of the ADC input signal plus an internally generated (large) linearization dither signal, helps to traverse the transfer characteristics of the amplifier. The calibration dither becomes the detected nonlinearity which causes the response to differ if the dither is positive and the dither is negative.

33 stellt ein Blockdiagramm eines Pipeline-ADC mit in die Signalpfade injizierten Dither-Signalen dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Die Dither-Signale können zur Zwischenstufenverstärkung und nichtlinearen Kalibration verwendet werden. Der Pipeline-ADC 3300 basiert auf dem Pipeline-ADC 100, aber mit einigen wenigen Modifikationen. Ein (großes) Linearisierungs-Dither-Signal („Linearisierungs-Dither-1“) kann durch einen Summierungsknoten 3302 in den analogen Eingang Vin injiziert werden. Das Linearisierungs-Dither-Signal, z. B. jenes, das am Eingang der Stufe-1 injiziert wird, kann die Kalibration gegenüber einer Abhängigkeit vom Eingangssignal desensibilisieren (was die Kalibrationen vom Eingangssignal unabhängig macht). Optional kann es einen Open-Loop Verstärker geben, der als der Abtastpuffer oder Verstärker für den analogen Eingang Vin dient. Ein (großes) Linearisierungs-Dither-Signal („Linearisierungs-Dither-2“) kann durch einen Summierungsknoten 3304 in den verstärkten Rest Vo1 injiziert werden. Das am Eingang der Stufe-2 injizierte Linearisierungs-Dither-Signal kann die nichtlineare Kalibration der Stufe-1 gegenüber den Nicht-Idealzuständen/der Nichtlinearität der Backend-Stufen desensibilisieren. Die Linearisierungs-Dither-Signale können in sowohl den MDAC als auch den Flash-ADC der Stufen 1 und 2 injiziert werden. Ein Kalibrations-Dither-Signal („Kal-Dither-1“) kann durch einen Summierungsknoten 108 injiziert werden, um eine Nichtlinearität des Verstärkers 110 zu detektieren oder aufzudecken. Ein Kalibrations-Dither-Signal („Kal-Dither-2“) kann durch einen Summierungsknoten 118 injiziert werden, um eine Nichtlinearität des Verstärkers 120 zu detektieren oder aufzudecken. Die Kalibrations-Dither-Signale („Kal-Dither-1“ und „Kal-Dither-2“) können nur in den MDAC injiziert werden und können für die Kalibration eines Verstärkungsfehlers und einer Nichtlinearität der jeweiligen Stufen (Stufe-1 und Stufe-2) verwendet werden. 33 FIG. 10 illustrates a block diagram of a pipeline ADC with dither signals injected into the signal paths, in accordance with some embodiments of the disclosure. FIG. The dither signals can be used for interstage gain and nonlinear calibration. The pipeline ADC 3300 based on the pipeline ADC 100 but with a few modifications. A (large) linearization dither signal ("linearization dither-1") can be passed through a summing node 3302 in the analog input V in be injected. The linearization dither signal, e.g. B. the one at the entrance to the 1 The calibration may desensitize to a dependence on the input signal (making the calibrations independent of the input signal). Optionally, there may be an open-loop amplifier acting as the sample buffer or amplifier for the analog input V in serves. A (large) linearization dither signal ("linearization dither-2") may be passed through a summing node 3304 in the reinforced rest V o1 be injected. At the entrance of the stage 2 The injected linearization dither signal can be used to measure the nonlinear calibration of the 1 desensitize to the non-ideal states / nonlinearity of the backend steps. The linearization dither signals can be used in both the MDAC and Flash ADC stages 1 and 2 be injected. A calibration dither signal ("Kal-Dither-1") may be passed through a summing node 108 be injected to a nonlinearity of the amplifier 110 to detect or detect. A calibration dither signal ("Kal Dither-2") may be passed through a summing node 118 be injected to a nonlinearity of the amplifier 120 to detect or detect. The calibration dither signals ("Kal-Dither-1" and "Kal-Dither-2") can only be injected into the MDAC and can be used for the calibration of a gain error and a non-linearity of the respective stages (step). 1 and level 2 ) be used.

34 veranschaulicht eine Kalibrations-Dither-Injektion für eine nichtlineare Kalibration eines Verstärkers, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Obwohl nur eine vereinfachte symmetrische Schaltung dargestellt ist, versteht es sich, dass die Schaltung auf eine differenzielle Art und Weise implementiert werden kann. Eine MDAC-Schaltungsstruktur 3400 (ähnlich der MDAC-Schaltungsstruktur 300 von 3) weist einen Verstärker 3402 mit offener Schleife (z. B. einen hierin beschriebenen geeigneten Open-Loop Verstärker) und einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404, der Abtast- und DAC-Operationen durchführen kann, auf. Der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404 weist eine Anzahl von Kondensatoren C auf, die als Abtastkondensatoren und als die DAC-Kondensatoren der MDAC-Schaltungsstruktur 3400 dienen sollen. In diesem beispielhaften Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404 gibt es 8 Kondensatoren. Die Anzahl von Kondensatoren hängt davon ab, wie viele Bits der ADC der Stufe als den Ausgangscode D erzeugt (der ADC der Stufe ist in der Figur nicht dargestellt). Eine Platte (untere Platte) jedes Kondensators ist mit einem gemeinsamen Knoten verbunden. Der gemeinsame Knoten befindet sich am invertierenden Eingang des Verstärkers 3402 mit offener Schleife. Der gemeinsame Knoten dient als der Summierungsknoten 3410 der MDAC-Schaltungsstruktur 3400. Während einer Abtastphase (durch ϕ1 bezeichnet) tastet der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404 den Eingang Vin auf die Kondensatoren C ab. Während einer Haltephase (durch ϕ2 bezeichnet) verbindet der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404 selektiv (obere) Platten der Kondensatoren C des Geschalteter-Kondensator-Schaltkreises 3404 mit entweder der positiven Spannungsreferenz VRef oder -VRef basierend auf einem Ausgangscode D von einem ADC der Stufe. Infolgedessen wird ein Restsignal erzeugt und das Restsignal wird am Summierungsknoten 3410 präsentiert. Während der Haltephase führt der Verstärker 3402 (mit offener Schleife) eine Verstärkung durch und erzeugt einen verstärkten Rest Vout . 34 FIG. 12 illustrates a calibration dither injection for a non-linear calibration of an amplifier, in accordance with some embodiments of the disclosure. FIG. Although only a simplified balanced circuit is illustrated, it will be understood that the circuit can be implemented in a differential manner. An MDAC circuit structure 3400 (similar to the MDAC circuit structure 300 from 3 ) has an amplifier 3402 with an open loop (eg, a suitable open-loop amplifier as described herein) and a switched capacitor circuit 3404 which can perform sampling and DAC operations. The switched capacitor circuit 3404 has a number of capacitors C, which are used as sampling capacitors and as the DAC capacitors of the MDAC circuit structure 3400 should serve. In this exemplary switched capacitor circuit 3404 There are 8 capacitors. The number of capacitors depends on how many bits the ADC of the stage generates as the output code D (the ADC of the stage is not shown in the figure). A plate (lower plate) of each capacitor is connected to a common node. The common node is at the inverting input of the amplifier 3402 with open loop. The common node serves as the summing node 3410 the MDAC circuit structure 3400 , During a sampling phase (designated by φ1), the switched capacitor circuit samples 3404 the entrance V in on the capacitors C from. During a hold phase (denoted by φ2), the switched capacitor circuit connects 3404 selectively (upper) plates of the capacitors C of the switched capacitor circuit 3404 with either the positive voltage reference V Ref or - V Ref based on an output code D from an ADC of the stage. As a result, a residual signal is generated and the residual signal is at the summing node 3410 presents. During the hold phase, the amplifier performs 3402 (with open loop) amplifies and creates a boosted rest V out ,

Die MDAC-Schaltungsstruktur 3400 weist ferner einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3406 zur Kalibrations-Dither-Injektion auf. Genauer gesagt, injiziert der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3406 eine Ladung in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404 basierend auf der Kalibrations-Dither-Spannung Vd_cal . Infolgedessen wird ein Kalibrations-Dither-Signal in der MDAC-Schaltungsstruktur 3400 hinzugefügt. Der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3406 weist einen Dither-Kondensator Cd_cal auf. Eine erste Platte des Dither-Kondensators Cd_cal ist mit dem Summierungsknoten 3410 der MDAC-Schaltungsstruktur 3400 verbunden. Während einer Abtastphase ist eine zweite Platte des Dither-Kondensators Cd_cal mit Masse verbunden. Während einer Haltephase ist die zweite Platte des Dither-Kondensators Cd_cal mit der Kalibrations-Dither-Spannung Vd_cal verbunden, um eine Ladungsmenge in den Summierungsknoten 3410 zu injizieren, die das Kalibrations-Dither repräsentiert. Dementsprechend verstärkt der Verstärker 3402 (mit offener Schleife) ein Signal am Summierungsknoten 3410, das das Restsignal und das Kalibrations-Dither einschließt. Das Kalibrations-Dither kann zum Kalibrieren des Verstärkers 3402 (mit offener Schleife) verwendet werden.The MDAC circuit structure 3400 further includes a switched capacitor circuit 3406 for calibration dither injection. More specifically, the switched capacitor circuit injects 3406 a charge into the switched capacitor circuit 3404 based on the calibration dither voltage V d_cal , As a result, a calibration dither signal is generated in the MDAC circuit structure 3400 added. The switched capacitor circuit 3406 has a dither capacitor C d_cal on. A first plate of the dither capacitor C d_cal is with the summation node 3410 the MDAC circuit structure 3400 connected. During a sampling phase is a second plate of the dither capacitor C d_cal connected to ground. During a hold phase, the second plate is the dither capacitor C d_cal with the calibration dither voltage V d_cal connected to an amount of charge in the summation node 3410 to inject that represents the calibration dither. Accordingly amplifies the amplifier 3402 (with open loop) a signal at the summing node 3410 including the residual signal and the calibration dither. The calibration dither can be used to calibrate the amplifier 3402 (with open loop) can be used.

35 veranschaulicht eine Linearisierungs-Dither-Injektion zum Desensibilisieren einer Kalibration gegenüber z. B. der Eingangssignalverteilung, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Obwohl nur eine vereinfachte symmetrische Schaltung dargestellt ist, versteht es sich, dass die Schaltung auf eine differenzielle Art und Weise implementiert werden kann. Ein Schaltkreis 3500 weist eine MDAC-Schaltungsstruktur (ähnlich der MDAC-Schaltungsstruktur 3400 von 34) und einen Sub-ADC (Flash-ADC) 3504 der Stufe auf. Die MDAC-Schaltungsstruktur weist einen Verstärker 3402 mit offener Schleife (z. B. einen hierin beschriebenen geeigneten Open-Loop Verstärker) und einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404, der Abtast- und DAC-Operationen durchführen kann, auf. Die MDAC-Schaltungsstruktur weist ferner einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3502 zur Linearisierungs-Dither-Injektion auf. Genauer gesagt, kann der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3502 eine Ladung in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404 basierend auf der Linearisierungs-Dither-Spannung Vd_dither injizieren. Der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3502 weist einen Dither-Kondensator Cd_dither auf. Eine erste Platte des Dither-Kondensators Cd_dither ist mit dem Summierungsknoten 3410 der MDAC-Schaltungsstruktur verbunden. Während einer Abtastphase ist eine zweite Platte des Dither-Kondensators Cd_dither mit Masse verbunden. Während einer Haltephase ist die zweite Platte des Dither-Kondensators Cd_dither mit der Kalibrations-Dither-Spannung Vd_dither verbunden, um eine Ladungsmenge in den Summierungsknoten 3410 zu injizieren, die das Linearisierungs-Dither repräsentiert. Dementsprechend verstärkt der Verstärker 3402 (mit offener Schleife) ein Signal am Summierungsknoten 3410, das das Restsignal und das Linearisierungs-Dither einschließt. Des Weiteren kann ein Linearisierungs-Dither-Signal Vd_dither_flash durch einen Summierungsknoten 3506, der sich am Eingang des Sub-ADC 3504 befindet, in den analogen Eingang Vin injiziert werden. Dies bedeutet, dass der Ausgangscode D vom Sub-ADC 3504 der Stufe den analogen Eingang Vin und das am Summierungsknoten 3506 injizierte Linearisierungs-Dither repräsentiert. In manchen Fällen kann das Linearisierungs-Dither digital am Ausgang des Sub-ADC 3504 injiziert werden. Vd_dither_flash kann gleich Vd_dither× Cd_dither/C sein. Infolgedessen können die Linearisierungs-Dither-Signale in sowohl den MDAC als auch den Flash-ADC injiziert werden. Das Linearisierungssignal kann verwendet werden, um die Kalibrationen vom Eingangssignal und/oder der Eingangssignalverteilung unabhängig zu machen. 35 illustrates a linearization dither injection for desensitizing a calibration against e.g. , The input signal distribution, in accordance with some embodiments of the disclosure. Although only a simplified symmetric circuit is shown, it will be understood that the circuit is based on a differential way can be implemented. A circuit 3500 has an MDAC circuit structure (similar to the MDAC circuit structure 3400 from 34 ) and a sub ADC (Flash ADC) 3504 of the stage. The MDAC circuit structure has an amplifier 3402 with an open loop (eg, a suitable open-loop amplifier as described herein) and a switched capacitor circuit 3404 which can perform sampling and DAC operations. The MDAC circuit structure further includes a switched capacitor circuit 3502 for linearization dither injection. More specifically, the switched capacitor circuit 3502 a charge into the switched capacitor circuit 3404 based on the linearization dither voltage V d_dither inject. The switched capacitor circuit 3502 has a dither capacitor C d_dither on. A first plate of the dither capacitor C d_dither is with the summation node 3410 connected to the MDAC circuit structure. During a sampling phase is a second plate of the dither capacitor C d_dither connected to ground. During a hold phase, the second plate is the dither capacitor C d_dither with the calibration dither voltage V d_dither connected to an amount of charge in the summation node 3410 to inject that represents the linearization dither. Accordingly amplifies the amplifier 3402 (with open loop) a signal at the summing node 3410 including the residual signal and the linearization dither. Furthermore, a linearization dither signal V d_dither_flash through a summing node 3506 located at the entrance of the sub-ADC 3504 located in the analog input V in be injected. This means that the output code D from the sub-ADC 3504 the stage the analog input V in and that at the summing node 3506 represents injected linearization dither. In some cases, the linearization dither may be digital at the output of the sub-ADC 3504 be injected. V d_dither_flash can equal V d_dither × C d_dither / C. As a result, the linearization dither signals can be injected into both the MDAC and the flash ADC. The linearization signal can be used to make the calibrations independent of the input signal and / or the input signal distribution.

36 veranschaulicht eine Injektion von sowohl Kalibrations- als auch Linearisierungs-Dither-Injektion, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Ein Schaltkreis 3600 weist eine MDAC-Schaltungsstruktur (ähnlich der MDAC-Schaltungsstruktur 3400 von 34) und einen Sub-ADC (Flash-ADC) 3602 auf. Die MDAC-Schaltungsstruktur weist einen Verstärker 3402 mit offener Schleife (z. B. einen hierin beschriebenen geeigneten Open-Loop Verstärker) und einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404, der Abtast- und DAC-Operationen durchführen kann, auf. Die MDAC-Schaltungsstruktur weist ferner einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3604 zur Kalibrations-Dither-Injektion auf. Genauer gesagt, injiziert der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3604 eine Ladung in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404 basierend auf der Kalibrations-Dither-Spannung Vd . Infolgedessen wird ein Kalibrations-Dither-Signal in der MDAC-Schaltungsstruktur hinzugefügt. Der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3604 ähnelt dem Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3406 von 34. Die MDAC-Schaltungsstruktur weist ferner einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3606 zur Linearisierungs-Dither-Injektion auf. Sowohl der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3604 als auch der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3606 sind mit dem Summierungsknoten 3410 verbunden. Genauer gesagt, kann der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3606 eine Ladung in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3404 basierend auf der Linearisierungs-Dither-Spannung Vd_lg injizieren. Des Weiteren kann ein Linearisierungs-Dither-Signal Vd_lg_flash durch einen Summierungsknoten 3608, der sich am Eingang des Sub-ADC 3602 befindet, in den analogen Eingang Vin injiziert werden. Vd_lg_flash kann gleich Vd_lg× Cd_lg/C sein. Infolgedessen können die Linearisierungs-Dither-Signale in sowohl den MDAC als auch den Flash-ADC injiziert werden. Der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3606 ähnelt dem Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 3502. Der Summierungsknoten 3608 und der Sub-ADC 3602 ähneln dem Summierungsknoten 3506 und dem Sub-ADC 3504 von 35. 36 FIG. 12 illustrates an injection of both calibration and linearization dither injection, in accordance with some embodiments of the disclosure. FIG. A circuit 3600 has an MDAC circuit structure (similar to the MDAC circuit structure 3400 from 34 ) and a sub ADC (Flash ADC) 3602 on. The MDAC circuit structure has an amplifier 3402 with an open loop (eg, a suitable open-loop amplifier as described herein) and a switched capacitor circuit 3404 which can perform sampling and DAC operations. The MDAC circuit structure further includes a switched capacitor circuit 3604 for calibration dither injection. More specifically, the switched capacitor circuit injects 3604 a charge into the switched capacitor circuit 3404 based on the calibration dither voltage V d , As a result, a calibration dither signal is added in the MDAC circuit structure. The switched capacitor circuit 3604 is similar to the switched capacitor circuit 3406 from 34 , The MDAC circuit structure further includes a switched capacitor circuit 3606 for linearization dither injection. Both the switched capacitor circuit 3604 as well as the switched capacitor circuit 3606 are with the summation node 3410 connected. More specifically, the switched capacitor circuit 3606 a charge into the switched capacitor circuit 3404 based on the linearization dither voltage V d_lg inject. Furthermore, a linearization dither signal V d_lg_flash through a summing node 3608 located at the entrance of the sub-ADC 3602 located in the analog input V in be injected. V d_lg_flash can be equal to V d_lg × C d_lg / C. As a result, the linearization dither signals can be injected into both the MDAC and the flash ADC. The switched capacitor circuit 3606 is similar to the switched capacitor circuit 3502 , The summation node 3608 and the sub-ADC 3602 are similar to the summation node 3506 and the sub-ADC 3504 from 35 ,

37 veranschaulicht eine Injektion einer Kalibrations-Dither-Injektion in einen Verstärker 3700 mit offener Schleife, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Bei diesem Beispiel kann das Kalibrations-Dither-Signal (z. B. 1-Bit-Dither-Signal) in den Open-Loop Verstärker z. B. an den Differenzausgangsknoten voutn und voutp injiziert werden und das Kalibrations-Dither-Signal kann zum Kalibrieren des Open-Loop Verstärkers verwendet werden. Nichtlinearität kann am Ausgang des Open-Loop Verstärkers dominant sein und eine derartige Kalibrations-Dither-Injektion am Ausgang des Open-Loop Verstärkers kann die Nichtlinearitäten (z. B. Kompression) aufdecken. Der Verstärker 3700 mit offener Schleife, der auf dem Verstärker 2800 mit offener Schleife basiert, ist dargestellt, aber es versteht sich, dass anderen hierin beschriebenen Verstärkern mit offener Schleife ein derartiges Dither an den Differenzausgangsknoten voutn und voutp auf die durch 37 veranschaulichte Art und Weise injiziert werden kann. Der Dither-Injektionsschaltkreis weist ein Differenzpaar von Dither-Transistoren MNd1 3702 und MNd2 3704 (z. B. NMOS-Transistoren) und einen Stromquellentransistor MNdc 3706 (z. B. NMOS-Transistor) auf. Der Stromquellentransistor MNdc 3706 ist vorgespannt, einen Strom Id für den Dither-Injektionsschaltkreis zu liefern. Die Drains der Dither-Transistoren MNd1 3702 und MNd2 3704 sind mit den Differenzausgangsknoten voutn bzw. voutp gekoppelt. Das Differenzpaar von Dither-Transistoren MNd1 3702 und MNd2 3704 befindet sich in einer Konfiguration mit gemeinsamer Source und ihres Sources sind mit dem Drain des Stromquellentransistors MNdc 3706 gekoppelt. Die Gates der Dither-Transistoren MNd1 3702 und MNd2 3704 werden durch das 1-Bit-Dither-Signal, z. B. Differenz-Dither-Signale Vdithp bzw. Vdithn , angesteuert/gesteuert. Eine Menge an Strom Id wird in die Differenzausgangsknoten voutn und voutp gemäß dem Wert des 1-Bit-Dither-Signals (differenziell) injiziert/gelenkt. 37 illustrates an injection of a calibration dither injection into an amplifier 3700 with open loop, in accordance with some embodiments of the disclosure. In this example, the calibration dither signal (e.g., 1-bit dither signal) may be injected into the open-loop amplifier, e.g. To the differential output node v outn and v outp and the calibration dither signal can be used to calibrate the open-loop amplifier. Nonlinearity may be dominant at the output of the open loop amplifier, and such a calibration dither injection at the output of the open loop amplifier may detect the nonlinearities (eg, compression). The amplifier 3700 with open loop on the amplifier 2800 open-loop based is illustrated, but it is understood that other open-loop amplifiers described herein have such dither at the differential output node v outn and v outp on the through 37 illustrated manner can be injected. The dither injection circuit has a differential pair of dither transistors M Nd1 3702 and M Nd2 3704 (eg, NMOS transistors) and a current source transistor M Ndc 3706 (eg, NMOS transistor). The current source transistor M Ndc 3706 is biased, a current I d for the dither injection circuit. The drains of the dither transistors M Nd1 3702 and M Nd2 3704 are with the difference output nodes v outn respectively. v outp coupled. The differential pair of dither transistors M Nd1 3702 and M Nd2 3704 is in a common source configuration and its sources are connected to the drain of the current source transistor M Ndc 3706 coupled. The gates of the dither transistors M Nd1 3702 and M Nd2 3704 are determined by the 1-bit dither signal, e.g. B. differential dither signals V dithp respectively. V dithn , controlled / controlled. A lot of electricity I d gets into the difference output node v outn and v outp according to the value of the 1-bit dither signal (differential) injected / steered.

Die Kalibrations-Dither-Injektion basierend auf dem in 37 dargestellten Beispiel kann besonders für Szenarien von Vorteil sein, bei denen der Open-Loop Verstärker nicht in Verbindung mit einem Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis (z. B. nicht innerhalb einer Track-and-Hold-Schaltung mit einem Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis oder innerhalb eines MDAC verwendet wird), sondern als unabhängiger Open-Loop Verstärker oder Verstärker mit variabler Verstärkung verwendet wird. Obwohl eine Kalibrations-Dither-Injektion in einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis erzielt werden kann (wie in verschiedenen Beispielen hierin besprochen), ist jedoch eine Kalibrations-Dither-Injektion für einen Open-Loop Verstärker, der als eine zeitkontinuierliche Schaltung arbeitet (ohne einen mit ihr assoziierten Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis), nicht unbedeutend. Das in 37 dargestellte Beispiel ermöglicht im Endeffekt, dass ein 1-Bit-Kalibrations-Dither in einen Open-Loop Verstärker, der als eine zeitkontinuierliche Schaltung arbeitet, injiziert wird, sodass eine Kalibration durchgeführt werden kann, um den Open-Loop Verstärker in der analogen Domäne abzustimmen (z. B. Ströme und/oder Widerstände anzupassen), oder sodass die Kalibration durchgeführt werden kann, um digitale Ausgangsdaten, die dem Open-Loop Verstärker nachgelagert erzeugt werden, digital zu korrigieren. Ein Fehler, der aus einer Kalibration des Open-Loop Verstärkers (z. B. Verstärkungsfehler) unter Verwendung des 1-Bit-Kalibrations-Dither erhalten wird, kann zum Beispiel verwendet werden, um einen Lasttransistor im Open-Loop Verstärker abzustimmen (z. B. die in der Figur gesehene Gate-Spannung VG zu ändern).The calibration dither injection based on the in 37 The illustrated example may be particularly advantageous for scenarios in which the open-loop amplifier is not associated with a switched-capacitor circuit (eg, not within a track-and-hold circuit with a switched capacitor circuit) used within an MDAC) but is used as an independent open loop amplifier or variable gain amplifier. Although a calibration dither injection into a switched capacitor circuit can be achieved (as discussed in various examples herein), however, a calibration dither injection is for an open loop amplifier operating as a continuous time circuit (without a associated with it switched capacitor circuit), not insignificant. This in 37 The illustrated example, in effect, allows a 1-bit calibration dither to be injected into an open-loop amplifier operating as a continuous-time circuit so that calibration can be performed to tune the open-loop amplifier in the analog domain (eg, to adjust currents and / or resistances), or so that the calibration can be performed to digitally correct digital output data generated downstream of the open-loop amplifier. For example, an error obtained from a calibration of the open-loop amplifier (eg, gain error) using the 1-bit calibration dither may be used to tune a load transistor in the open-loop amplifier (e. B. the gate voltage seen in the figure V G to change).

Ein geeigneter Kalibrationsalgorithmus kann verwendet werden, um den Open-Loop Verstärker und/oder einen analogen Schaltkreis mit Nicht-Idealzuständen zu kalibrieren. Einige wenige beispielhafte MDAC-Schaltungsstrukturen und hierin beschriebene Open-Loop Verstärker können eine Dither-Injektion unterbringen, um die erforderliche Leistungsfähigkeit zu erzielen, ungeachtet des spezifischen verwendeten Algorithmus. Das Folgende beschreibt ein Beispiel für einen Kalibrationsalgorithmus, der zum Extrahieren von Nicht-Idealzuständen des Verstärkers oder eines anderen nicht idealen analogen Schaltkreises von Interesse verwendet werden kann.A suitable calibration algorithm may be used to calibrate the open-loop amplifier and / or an analog circuit with non-ideal conditions. A few exemplary MDAC circuit structures and open-loop amplifiers described herein may accommodate dither injection to achieve the required performance, regardless of the specific algorithm used. The following describes an example of a calibration algorithm that may be used to extract non-ideal states of the amplifier or other non-ideal analog circuit of interest.

Bei manchen Ausführungsformen kann ein Histogrammschema als Teil des Kalibrationsalgorithmus verwendet werden, um Abtastungen eines Ausgangssignals basierend auf offenen Intervallen, die durch symmetrische Inspektionspunkte gesetzt werden, zu zählen, damit zweite und dritte Oberschwingungen (z. B. HD2 und HD3) korrigiert werden. Für das Histogrammschema kann der Fehler an den symmetrischen Inspektionspunkten wie folgt definiert sein: ε ( V i n s p ) = C u m s u m p V i n s p ( V o u t c a l [ n ] V d [ n ] ) | D i t h e r = V d C u m s u m p V i n s p ( V o u t c a l [ n ] + V d [ n ] ) | D i t h e r = V d

Figure DE102019107170A1_0006
und ε ( V i n s p ) = C u m s u m p V i n s p ( V o u t c a l [ n ] V d [ n ] ) | D i t h e r = V d C u m s u m p V i n s p ( V o u t c a l [ n ] + V d [ n ] ) | D i t h e r = V d
Figure DE102019107170A1_0007
In some embodiments, a histogram scheme may be used as part of the calibration algorithm to count samples of an output signal based on open intervals set by symmetric inspection points to correct for second and third harmonics (eg, HD2 and HD3). For the histogram scheme, the error at the symmetrical inspection points can be defined as follows: ε ( V i n s p ) = C u m s u m p V i n s p ( V O u t c a l [ n ] - V d [ n ] ) | D i t H e r = V d - C u m s u m p V i n s p ( V O u t c a l [ n ] + V d [ n ] ) | D i t H e r = - V d
Figure DE102019107170A1_0006
and ε ( - V i n s p ) = C u m s u m p - V i n s p ( V O u t c a l [ n ] - V d [ n ] ) | D i t H e r = V d - C u m s u m p - V i n s p ( V O u t c a l [ n ] + V d [ n ] ) | D i t H e r = - V d
Figure DE102019107170A1_0007

Vinsp ist der Inspektionspunkt für die HD2- und HD3-Schätzung, Vd ist das injizierte Kalibrations-Dither-Signal und Vout cal ist die Ausgangs(Rest)-Spannung nach der Kalibration. Der Ausdruck Cumsumnx(y) ist als das kumulative Histogramm (d. h. Zählung) von Digitalcodes eines digitalen Signals y geringer als oder gleich x definiert. Cumsumpx(y) ist als das kumulative Histogramm (d. h. Zählung) von Digitalcodes eines digitalen Signals y größer als oder gleich x definiert. Dementsprechend untersucht der Fehler am positiven Inspektionspunkt ε(Vinsp ) (a) die Zählung der Ausgangsspannung nach der Kalibration und Entfernung des Dither-Signals Vd[n] größer als oder gleich einem positiven Inspektionspunkt, wenn das Dither positiv ist (z. B. CumsumpV insp (Vout cal [n] - Vd[n])|Dither=V d ) und (b) die Zählung der Ausgangsspannung nach der Kalibration und Entfernung des Dither-Signals Vd[n] größer als oder gleich einem positiven Inspektionspunkt, wenn das Dither negativ ist (z. B. CumsumpV insp (Vout cal [n] + Vd[n])|Dither=-V d ). Genauer gesagt, subtrahiert der Fehler am positiven Inspektionspunkt ε(Vinsp ) (b) von (a), vergleicht z. B. die beiden Zählungen. Des Weiteren untersucht der Fehler am negativen Inspektionspunkt ε(-Vinsp ) (c) die Zählung der Ausgangsspannung nach der Kalibration und Entfernung des Dither-Signals Vd [n] geringer als oder gleich einem negativen Inspektionspunkt, wenn das Dither positiv ist (z. B. Cumsumn-V insp (Vout cal [n] - Vd[n])|Dither=V d ) und (d) die Zählung der Ausgangsspannung nach der Kalibration und Entfernung des Dither-Signals Vd[n] geringer als oder gleich einem negativen Inspektionspunkt, wenn das Dither negativ ist (z. B. Cumsumn-V insp (Vout cal [n] + Vd[n])|Dither=-V d ). Genauer gesagt, subtrahiert der Fehler am negativen Inspektionspunkt ε(-Vinsp ) (d) von (c), vergleicht z. B. die beiden Zählungen. V insp is the inspection point for HD2 and HD3 estimation, V d is the injected calibration dither signal and V out cal is the output (residual) voltage after calibration. The term Cumsum x (y) is defined as the cumulative histogram (ie, count) of digital codes of a digital signal y less than or equal to x. Cumsump x (y) is defined as the cumulative histogram (ie count) of digital codes of a digital signal y greater than or equal to x. Accordingly, the error at the positive inspection point ε ( V insp ) (a) the count of the output voltage after calibration and removal of the dither signal V d [n] is greater than or equal to a positive inspection point when the dither is positive (eg, cump V insp (V out cal [n] - V d [n]) | Dither = V d ) and (b) the count of the output voltage after the calibration and removal of the dither signal V d [n] is greater than or equal to a positive inspection point when the dither is negative (eg, cump V insp (V out cal [n] + V d [n]) | Dither = -V d ). More precisely, the error at the positive inspection point subtracts ε ( V insp ) (b) of (a), compares z. B. the two counts. Furthermore, the examined Error at the negative inspection point ε (- V insp ) (c) the count of the output voltage after calibration and removal of the dither signal V d [n] less than or equal to a negative inspection point if the dither is positive (eg cumsumn -V insp (V out cal [n] - V d [n]) | Dither = V d ) and (d) the count of the output voltage after calibration and removal of the dither signal V d [n] is less than or equal to a negative inspection point when the dither is negative (eg, cumsumn -V insp (V out cal [n] + V d [n]) | Dither = -V d ). Specifically, the error at the negative inspection point subtracts ε (- V insp ) (d) of (c), compares z. B. the two counts.

Die Fehlerterme, die mit den Oberschwingungen zweiter Ordnung und dritter Ordnung assoziiert sind (z. B. εHD2 bzw. εHD3) können wie folgt definiert werden: ε H D 2 = ε ( V i n s p ) + ε ( V i n s p )

Figure DE102019107170A1_0008
und ε H D 3 = ε ( V i n s p ) ε ( V i n s p )
Figure DE102019107170A1_0009
The error terms associated with the second order and third order harmonics (eg, ε HD2 and ε HD3, respectively) can be defined as follows: ε H D 2 = ε ( V i n s p ) + ε ( - V i n s p )
Figure DE102019107170A1_0008
and ε H D 3 = ε ( V i n s p ) - ε ( - V i n s p )
Figure DE102019107170A1_0009

Die obigen Fehlerterme decken die Form der Oberschwingung zweiter Ordnung (die eine gerade Symmetrie aufweist) und der Oberschwingungen dritter Ordnung (die eine ungerade Symmetrie aufweist) auf. εHD2 summiert den Fehler am positiven Inspektionspunkt und den Fehler am negativen Inspektionspunkt. εHD3 subtrahiert den Fehler am negativen Inspektionspunkt vom Fehler am positiven Inspektionspunkt.The above error terms reveal the shape of the second order harmonic (which has a straight symmetry) and the third order harmonic (which has an odd symmetry). ε HD2 sums the error at the positive inspection point and the error at the negative inspection point. ε HD3 subtracts the error at the negative inspection point from the error at the positive inspection point.

Sobald die Fehlerterme definiert sind, können Least-Means-Square(LMS)-Gleichungen in Konvergenzschleifen zum Aktualisieren der Kalibrationskoeffizienten der Nichtlinearitäten zweiter und dritter Ordnung (z. B. ∝2 (n) und ∝3 (n)) verwendet werden. Die Konvergenzschleifen können die Kalibrationskoeffizienten aktualisieren, um die Fehlerausdrücke (e.g., εHD2 und εHD3 ) zu null anzusteuern. Die LMS-Gleichungen können durch Folgendes gegeben sein: 2 ( n + 1 ) = 2 ( n ) μ 2 × ε H D 2

Figure DE102019107170A1_0010
und 3 ( n + 1 ) = 3 ( n ) μ 3 × ε H D 3
Figure DE102019107170A1_0011
Once the error terms are defined, Least Means Square (LMS) equations in convergence loops can be used to update the calibration coefficients of the second and third order nonlinearities (eg, α 2 (n) and α 3 (n)). The convergence loops can update the calibration coefficients to obtain the error terms (eg, ε HD2 and ε HD3 ) to zero. The LMS equations can be given by: α 2 ( n + 1 ) = α 2 ( n ) - μ 2 × ε H D 2
Figure DE102019107170A1_0010
and α 3 ( n + 1 ) = α 3 ( n ) - μ 3 × ε H D 3
Figure DE102019107170A1_0011

µ2 und µ3 sind die LMS-Schrittgrößen für die Konvergenz zweiter bzw. dritter Ordnung. Zur HD2- und HD3-Korrektur können die durch die LMS-Gleichungen aktualisierten Kalibrationskoeffizienten in einer Korrekturgleichung wie folgt angewendet werden: v o u t c a l = v o u t + α 2 v o u t 2 + 2 α 2 2 v o u t 3 + 3 α 3 2 v o u t 5

Figure DE102019107170A1_0012
μ 2 and μ 3 are the LMS step sizes for the second and third order convergence, respectively. For HD2 and HD3 correction, the calibration coefficients updated by the LMS equations may be applied in a correction equation as follows: v O u t c a l = v O u t + α 2 v O u t 2 + 2 α 2 2 v O u t 3 + 3 α 3 2 v O u t 5
Figure DE102019107170A1_0012

Die Konvergenzschleife weist eine Operation mit geschlossener Schleife auf, was bedeutet, dass der kalibrierte Ausgang vout cal zurück in die Gleichungen (6) und (7) gesteckt wird. Die Terme hoher Ordnung in Gleichung (12) können verwendet werden, um die Effekte des Anwendens unserer Korrektur am Ausgang (anstelle des Eingangs, da das Kalibrationsschema keinen Zugriff auf den Eingang besitzt) zu korrigieren. Das Anwenden der Korrektur am Ausgang (der nichtlinear ist) kann bewirken, dass die Korrektur selbst Terme höherer Ordnung erzeugt, die möglicherweise aufgehoben werden müssen.The convergence loop has a closed-loop operation, which means that the calibrated output v out cal back into equations (6) and (7). The high order terms in equation (12) can be used to correct for the effects of applying our correction at the output (instead of the input since the calibration scheme has no access to the input). Applying the correction at the output (which is non-linear) may cause the correction to generate even higher order terms that may need to be canceled.

Ein derartiger Kalibrationsalgorithmus oder andere geeignete Kalibrationsalgorithmen können die Transfercharakteristik an gewissen Inspektionspunkten (oder Schwellen) inspizieren, während das Kalibrations-Dither verwendet wird, um die Nichtlinearität aufzudecken, da erwartet wird, dass die Antwort eines nichtlinearen Verstärkers in Abhängigkeit vom Wert oder von der Polarität des Kalibrations-Dithers (z. B. wenn Dither zum Eingang addiert wird, im Vergleich dazu, wenn es subtrahiert wird) anders ist.Such a calibration algorithm or other suitable calibration algorithms may inspect the transfer characteristic at certain inspection points (or thresholds) while the calibration dither is used to detect the non-linearity, since the response of a non-linear amplifier is expected to be a function of value or of polarity of the calibration dither (eg, when dither is added to the input as compared to when subtracted).

Wenn der Kalibrationsalgorithmus in MDAC- und Pipeline-Strukturen verwendet wird, wie durch 33 veranschaulicht, müssen möglicherweise einige Maßnahmen eingesetzt werden, um zu gewährleisten, dass der nichtlineare Kalibrationsalgorithmus effektiv arbeitet und beim Vorhandensein von Backend-Nicht-Idealzuständen richtig zu den gewünschten nichtlinearen Koeffizienten konvergiert. Das heißt, die digitalen Repräsentationen der Eingangs-, Linearisierungs-Dither- und Kalibrations-Dither-Signale sind nicht perfekt, und daher können sie die Kalibrationsgenauigkeit wesentlich verschlechtern. Dies findet unabhängig vom spezifischen verwendeten Kalibrationsalgorithmus statt. Diese Maßnahmen werden möglicherweise benötigt, um zu gewährleisten, dass die Nichtlinearitätsschätzung einer Front-Stufe (z. B. Stufe-1) nicht negativ durch die Nicht-Idealzustände der Backend-Stufen beeinträchtigt wird. Falls keine zusätzlichen Maßnahmen vorgenommen werden, würden diese Backend-Nicht-Idealzustände zu falschen Schätzungen, einer eingangsabhängigen Konvergenz und/oder sogar einem Scheitern der Algorithmen führen. Ähnliche Probleme werden vorgefunden, wenn IGE kalibriert wird. Die für die IGE-Kalibration vorgenommenen Maßnahmen sind jedoch nicht notwendiger für die nichtlineare Kalibration effektiv, die andere Maßnahmen erfordern kann.When the calibration algorithm is used in MDAC and pipeline structures, such as 33 some measures may need to be taken to ensure that the non-linear calibration algorithm works effectively and in the presence of backend non-linear calibration algorithms. Ideal states converged correctly to the desired nonlinear coefficients. That is, the digital representations of the input, linearization dither, and calibration dither signals are not perfect, and therefore, they can significantly degrade the calibration accuracy. This takes place independently of the specific calibration algorithm used. These measures may be needed to ensure that the non-linearity estimation of a front-end (eg, Stage-1) is not negatively impacted by the non-ideal states of the back-end stages. If no additional measures are taken, these backend non-ideal states would result in false estimates, input dependent convergence, and / or even failure of the algorithms. Similar problems are encountered when IGE is calibrated. However, the measures taken for the IGE calibration are not necessarily effective for nonlinear calibration, which may require other measures.

Das in der Stufe-1 in sowohl den MDAC als auch den Flash-ADC injizierte „Linearisierungs-Dither-1“ kann zum Beispiel bei der Linearisierung des Backend für die IGE-Kalibration und der teilweisen Desensibilisierung gegenüber den Backend-Nicht-Idealzuständen effektiv sein, solange es eine angemessene Anzahl von Pegeln aufweist. Dasselbe Dither wird jedoch durch die nichtlinearen Kalibrationsalgorithmen als ein Eingangssignal behandelt und ist daher bei der „Linearisierung“ des Backend für die nichtlineare Kalibration völlig ineffektiv. Dies geschieht unabhängig davon, wie viele Bits/Pegel es aufweist, oder ob es eine binäre oder ungerade Anzahl von Pegeln aufweist. Es ist bei der Desensibilisierung der nichtlinearen Kalibration gegenüber den sinusförmigen Eingangssignalcharakteristiken, aber nicht gegenüber den Nicht-Idealzuständen des Backend effektiv. Dies liegt an der Art der nichtlinearen Kalibrationsalgorithmen und deren Abhängigkeit vom Messen der Transfercharakteristik des Verstärkers bei unterschiedlichen Signalwerten, wobei das „Signal“ sowohl den Eingang als auch das Dither aufweist.For example, the "linearization dither-1" injected in both the MDAC and the flash ADC in stage-1 may be effective in linearizing the backend for IGE calibration and partially desensitizing to the backend non-ideal conditions as long as it has a reasonable number of levels. However, the same dither is treated as an input signal by the non-linear calibration algorithms and is therefore completely ineffective in the "linearization" of the backend for nonlinear calibration. This happens regardless of how many bits / level it has or whether it has a binary or odd number of levels. It is effective in desensitizing the nonlinear calibration to the sinusoidal input signal characteristics, but not to the non-ideal states of the backend. This is due to the nature of the nonlinear calibration algorithms and their dependency on measuring the transfer characteristic of the amplifier at different signal levels, where the "signal" has both the input and the dither.

Stattdessen kann ein zusätzliches Dither (z. B. „Linearisierungs-Dither-2“) in die folgende(n) Stufe(n) injiziert werden, wie durch 33 veranschaulicht. Dieses Linearisierungs-Dither-Signal kann nach dem zu kalibrierenden Verstärker auf eine Weise injiziert werden, die seinen Ausgang nicht erheblich ändert. Beispielsweise kann das Linearisierungs-Dither-Signal während der Haltephase der Stufe-2 in sowohl den MDAC als auch den Flash-ADC der Stufe-2 injiziert werden, um die Stufe-2-Nichtlinearitäten für die nichtlineare Stufe-1-Kalibration effektiv zu dithern und zu linearisieren. Zusätzlich dazu wird dieses Linearisierungs-Dither-Signal in der digitalen Domäne vom Stufe-1-Rest vor der nichtlinearen Kalibration der Stufe-1 subtrahiert. Gleichermaßen, wenn eine Stufe-2-Nichtlinearität kalibriert wird, wird ein „Linearisierungs-Dither-3“ in den Eingang der Stufe-3 injiziert und so weiter.Instead, an additional dither (eg, "Linearization Dither-2") may be injected into the following stage (s), as by 33 illustrated. This linearization dither signal may be injected after the amplifier to be calibrated in a manner that does not significantly change its output. For example, during the stage-2 hold phase, the linearization dither signal may be injected into both the stage 2 MDAC and flash ADCs to effectively dither the stage 2 non-linearities for stage 1 nonlinear calibration and to linearize. In addition, this linearization dither signal in the digital domain is subtracted from the stage 1 residue prior to stage-1 nonlinear calibration. Similarly, if a level 2 non-linearity is calibrated, a "linearization dither-3" is injected into the input of level-3, and so on.

Beispiele für die Techniken, die verwendet werden, damit die nichtlineare Kalibration eines gegebenen Blocks (z. B. in Stufe-1) gegenüber den Nicht-Idealzuständen der Back-Stufen im Anschluss an diesen gegebenen Block unempfindlich sind, sind:

  • - Injizieren eines „Linearisierungs-Dithers“ in der folgenden Stufe in sowohl den MDAC als auch Flash. Die Dither-Amplitude ist vorzugsweise groß genug, um einen vollen Teilbereich der Stufe-2 abzudecken. Das Dither wird digital vom Signal subtrahiert, das für die nichtlineare Kalibration verwendet wird. Dies kann die effektivste Technik sein.
  • - Randomisieren (oder Dithern) der Inspektionspunkte (Schwellenwerte für offene Intervalle), die für die nichtlineare Kalibration verwendet werden. Der Bereich der Inspektionspunktwerte ist vorzugsweise mindestens gleich einem Stufe-2-Teilbereich und deckt weiter vorzugsweise den doppelten Stufe-2-Teilbereich ab. Diese Technik ist effektiv, aber nicht so effektiv wie das Anwenden des Stufe-2-Linearisierungs-Dithers.
  • - Verwenden mehrerer Inspektionspunkte (Schwellenwerte für offene Intervalle) für die nichtlineare Kalibration und Mittelwertbildung der Ergebnisse. Der Bereich der Inspektionspunkte ist vorzugsweise mindestens gleich dem Stufe-2-Teilbereich und weiter vorzugsweise zweimal der Stufe-2-Teilbereich.
  • - Verwenden mehrerer Dither-Pegel im Kalibrations-Dither der gegebenen Stufe. Dies hilft bei diesem Problem, solange die Korrelation/das Histogramm an den mehreren Pegeln des Dithers durchgeführt wird. Dies mittelt die Kalibration über den Bereich der Dither-Pegel, was als ein Linearisierer für die Backend-Nicht-Idealzustände wirkt. Der Bereich des IGE-Dithers muss größer als ein Stufe-2-Teilbereich und vorzugsweise das Doppelte dieses Bereichs sein.
Examples of the techniques used to make the non-linear calibration of a given block (e.g., in stage-1) insensitive to the non-ideal conditions of the back stages following this given block are:
  • Inject a "linearization dither" in the following stage in both the MDAC and Flash. The dither amplitude is preferably large enough to cover a full portion of the level-2. The dither is digitally subtracted from the signal used for non-linear calibration. This can be the most effective technique.
  • Randomize (or dither) inspection points (open interval thresholds) used for non-linear calibration. The range of inspection point values is preferably at least equal to a level 2 subarea, and more preferably covers the double level 2 subarea. This technique is effective, but not as effective as applying the Stage 2 linearization dither.
  • - Using multiple inspection points (open interval thresholds) for nonlinear calibration and averaging the results. The range of the inspection points is preferably at least equal to the stage 2 portion, and more preferably twice the stage 2 portion.
  • - Using multiple dither levels in the calibration dither of the given level. This helps with this problem as long as the correlation / histogram is performed at the multiple levels of the dither. This averages the calibration over the range of dither levels, acting as a linearizer for the backend non-ideal states. The range of the IGE dither must be greater than a level 2 subrange, and preferably twice this range.

Die oben erwähnten Maßnahmen sind Beispiele für Techniken, die verwendet werden können, um zu gewährleisten, dass die Kalibration beim Vorhandensein von Backend-Nicht-Idealzuständen effektiv ist. Es werden jedoch nicht alle der Maßnahmen gleichzeitig benötigt. Wenn richtig ausgeführt, kann nur eine von diesen adäquat sein und eine Kombination von zwei von diesen kann dabei helfen, die Robustheit zu verbessern. Tests haben gezeigt, dass das Linearisierungs-Dither die effektivste Technik ist, und es kann alleine oder in Verbindung mit einem anderen Verfahren verwendet werden, um die Robustheit zu verbessern.The above mentioned measures are examples of techniques that can be used to ensure that the calibration is effective in the presence of backend non-ideal conditions. However, not all of the measures are needed at the same time. If done correctly, only one of these can be adequate and a combination of two of these can help to increase the ruggedness improve. Tests have shown that linearization dithering is the most effective technique, and it can be used alone or in conjunction with another method to improve ruggedness.

Die Kosten dieser Maßnahmen können sehr klein sein und können für die anderen bestehenden Kalibrationen neben den Verstärkerkalibrationen hilfreich sein. Durch das Injizieren eines Linearisierungs-Dithers in die zweite Stufe ist es zum Beispiel möglich, die Anzahl von Pegeln, die sonst in die erste Stufe injiziert wurden, zu reduzieren, sodass die Gesamtanzahl von Pegeln dieselbe ist. Daher erhöht dies nicht notwendigerweise den Gesamtleistungsverbrauch.The cost of these measures can be very small and can be helpful for the other existing calibrations in addition to amplifier calibration. For example, by injecting a linearization dither into the second stage, it is possible to reduce the number of levels that were otherwise injected into the first stage so that the total number of levels is the same. Therefore, this does not necessarily increase the overall power consumption.

Verstärkungsanpassung/Kalibration mit analoger KorrekturGain adjustment / calibration with analog correction

Um einen Verstärkungsfehler zu korrigieren, kann ein Ansatz mit geschlossener Schleife verwendet werden, bei dem der LMS-Algorithmus die Verstärkung des Verstärkers auf eine Weise steuert, die den quadrierten Verstärkungsfehler minimiert. Der Steuerparameter ε[n] zum Korrigieren der Verstärkung kann durch die folgende LMS-Gleichung aktualisiert werden: ε [ n + 1 ] = ε [ n ] + μ V d ( V R [ n ] G V d [ n ] )

Figure DE102019107170A1_0013
To correct for gain error, a closed-loop approach may be used in which the LMS algorithm controls the gain of the amplifier in a manner that minimizes the squared gain error. The control parameter ε [n] for correcting the gain can be updated by the following LMS equation: ε [ n + 1 ] = ε [ n ] + μ V d ( V R [ n ] - G V d [ n ] )
Figure DE102019107170A1_0013

Vd ist das Kalibrations-Dither-Signal, VR ist der Ausgang (Rest) der Stufe-1, G ist die ideale Verstärkung der Stufe und µ ist die LMS-Schrittgröße. Der Steuerparameter ε[n] wird dann verwendet, um die Verstärkung des Open-Loop Verstärkers zu steuern. Der Steuerparameter ε[n] kann durch Korrelieren von Vd gegen VR minus einer Dither-Schätzung bestimmt werden. Mit anderen Worten wird Vd gegenüber dem Ausgangssignal, mit der Dither-Schätzung entfernt, korreliert. Die Dither-Schätzung basiert auf einem Produkt von Vd und der idealen Verstärkung G. Das Ergebnis der Korrelation wird verwendet, um den Steuerparameter ε[n] unter Verwendung der Gleichung (13) zu aktualisieren. Wenn der Steuerparameter ε[n] konvergiert, wird erwartet, dass Vd mit VR [n] - GVd [n] (dem Ausgangssignal, mit der Dither-Schätzung entfernt) unkorreliert ist. V d is the calibration dither signal, V R is the output (remainder) of the stage-1, G is the ideal gain of the stage and μ is the LMS step size. The control parameter ε [n] is then used to control the gain of the open-loop amplifier. The control parameter ε [n] can be calculated by correlating V d versus V R minus a dither estimate. In other words, will V d relative to the output signal removed with the dither estimate. The dither estimate is based on a product of V d and the ideal gain G. The result of the correlation is used to update the control parameter ε [n] using equation (13). When the control parameter ε [n] converges, it is expected that V d With V R [n] - GV d [n] (the output that removes the dither estimate) is uncorrelated.

Das Steuern der Verstärkung des Open-Loop Verstärkers kann durchgeführt werden, indem der Strom (d. h. die Stromquelle(n) im Verstärker, die die gm und damit die Verstärkung des Verstärkers steuern) gesteuert wird. In manchen Fällen kann das Steuern der Verstärkung des Open-Loop Verstärkers durchgeführt werden, indem die Lastwiderstände (z. B. RL , Gate-Spannung VG eines Lasttransistors) und/oder Source-Degeneration-Widerstände RS (wie in den Figuren gesehen) gesteuert/variiert werden.Controlling the gain of the open-loop amplifier can be done by adjusting the current (ie, the current source (s) in the amplifier that the g m and thereby control the gain of the amplifier) is controlled. In some cases, controlling the gain of the open-loop amplifier may be performed by adjusting the load resistances (e.g. R L , Gate voltage V G a load transistor) and / or source degeneration resistors R S (as seen in the figures) are controlled / varied.

38 veranschaulicht eine Verstärkungskalibration mit analoger Korrektur, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Ein ADC-System 3800 weist einen Verstärker 3802 mit offener Schleife (z. B. Teil einer MDAC-Schaltungsstruktur), einen ADC 3804, der den Ausgang des Verstärkers 3802 mit offener Schleife digitalisiert, und einen Digitalverarbeitung-und-Kalibration-Block 3806 auf. Der Digitalverarbeitung-und-Kalibration-Block 3806 kann den Ausgang (z. B. den durch den ADC 3804 digitalisierten Rest) beobachten und den Steuerparameter ε[n] zum Korrigieren der Verstärkung aktualisieren. Der Digitalverarbeitung-und-Kalibration-Block 3806 kann den Verstärker 3802 mit offener Schleife basierend auf dem Steuerparameter abstimmen. 38 FIG. 12 illustrates gain amplification with analog correction, according to some embodiments of the disclosure. FIG. An ADC system 3800 has an amplifier 3802 with an open loop (for example, part of an MDAC circuit structure), an ADC 3804 that the output of the amplifier 3802 digitized with open loop, and a digital processing and calibration block 3806 on. The digital processing and calibration block 3806 can measure the output (eg the one through the ADC 3804 digitized remainder) and update the control parameter ε [n] to correct the gain. The digital processing and calibration block 3806 can the amplifier 3802 tune with open loop based on the control parameter.

Bei manchen alternativen Ausführungsformen kann, falls die MDAC-Stufen unterschiedliche Referenzen aufweisen, das Steuern der Referenzen verwendet werden, um die Zwischenstufenverstärkung zu korrigieren. Das direkte Steuern der Verstärkung des Verstärkers, wie zuvor erläutert, kann jedoch die tatsächliche Verstärkung des Verstärkers korrigieren und mögliche negative Nebeneffekte des Änderns der Referenzen zwischen den verschiedenen Stufen vermeiden.In some alternative embodiments, if the MDAC stages have different references, controlling the references may be used to correct the interstage gain. However, directly controlling the gain of the amplifier as discussed above may correct the actual gain of the amplifier and avoid possible negative side effects of changing the references between the various stages.

Das Abstimmen der Komponenten des Open-Loop Verstärkers (z. B. Vorspannungsströme und Widerstände) kann vorteilhafterweise eine feine Verstärkungsanpassung des Open-Loop Verstärkers und der Gesamtschaltung bereitstellen. Bei manchen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, eine grobe Verstärkungsanpassung bereitzustellen. Eine feine und/oder grobe Verstärkungsanpassung kann für Kalibrationszwecke und/oder Konfigurierbarkeitzwecke verwendet werden.Tuning the components of the open loop amplifier (eg, bias currents and resistors) may advantageously provide fine gain matching of the open loop amplifier and the overall circuit. In some embodiments, it is advantageous to provide a rough gain adjustment. Fine and / or coarse gain adjustment may be used for calibration and / or configurability purposes.

Um eine grobe Verstärkungsanpassung zu implementieren, kann ein variables Dämpfungsglied vor einem Open-Loop Verstärker eingeschlossen werden. 39 stellt ein variables Dämpfungsglied 3902 in einem Frontend 3900 eines ADC dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Das Frontend 3900 kann eine feine Verstärkungsanpassung oder grobe Verstärkungsanpassung unterbringen. Das Frontend 3100 empfängt ein analoges Eingangssignal Vin_g und liefert ein Signal Vs-h , das durch den ADC im Anschluss an das Frontend 3900 zu digitalisieren ist. Das Frontend 3100 weist das variable Dämpfungsglied 3902, einen Verstärker 3904 mit variabler Verstärkung und eine Track-and-Hold(T/H)-Schaltung 3906 auf. Neben dem Erfüllen von groben Verstärkungsanpassungsanforderungen kann das variable Dämpfungsglied 3902 den Eingangshub in den Verstärker reduzieren und dem Eingang Vamp eine feste Impedanz bereitstellen, die von der Dämpfungseinstellung unabhängig ist. Vorzugsweise verschlechtert das variable Dämpfungsglied 3902 nicht die Verzerrung und kann einen relativ großen Eingang mit akzeptablen Verzerrungspegeln handhaben.To implement a coarse gain adjustment, a variable attenuator may be included in front of an open-loop amplifier. 39 represents a variable attenuator 3902 in a frontend 3900 an ADC according to some embodiments of the disclosure. The frontend 3900 can accommodate a fine gain adjustment or coarse gain adjustment. The frontend 3100 receives an analog input signal V in_g and delivers a signal V sh that followed by the ADC the frontend 3900 to digitize. The frontend 3100 has the variable attenuator 3902 , an amplifier 3904 with variable gain and a track-and-hold (T / H) circuit 3906 on. In addition to meeting coarse gain adjustment requirements, the variable attenuator 3902 reduce the input stroke to the amplifier and the input V amp provide a fixed impedance that is independent of the damping setting. Preferably, the variable attenuator deteriorates 3902 not the distortion and can handle a relatively large input with acceptable distortion levels.

Der Verstärker 3904 mit variabler Verstärkung kann basierend auf einem beliebigen der hierin beschriebenen Open-Loop Verstärker implementiert werden. Das Verwenden eines Open-Loop Verstärkers als den Verstärker 3904 mit variabler Verstärkung bedeutet, dass der Open-Loop Verstärker in der zeitkontinuierlichen Domäne arbeiten würde. Dies kann gewisse Auswirkungen und Vorteile auf das gesamte ADC-System aufweisen. Das Verbessern der Leistungsfähigkeit des Verstärkers 3904 mit variabler Verstärkung kann auf analoge Linearisierungsschemen angewiesen sein, wie etwa die analogen Tracking-Schaltungen, die durch die 31-32 veranschaulicht sind. Aufgrund des zeitkontinuierlichen Betriebs des Verstärkers 3904 mit variabler Verstärkung ist es möglich, frequenzabhängige Kalibrationen zu vermeiden. Kalibrationen, die zur Linearisierung von der Eingangsfrequenz abhängen, können kostspielig und umständlich sein. Falls gewünscht ist es möglich, eine digitale Kalibration und Mischsignalkalibration durchzuführen, insofern z. B. ein Kalibrations-Dither in den Verstärker 3904 mit variabler Verstärkung (z. B. wie durch 37 veranschaulicht) injiziert wird und Mechanismen für grobe und/oder feine Verstärkungsanpassungen eingeschlossen sind. Digital- und Mischsignalkalibration-Techniken können einen digitalen Ausgang, der den Ausgang des Verstärkers 3904 mit variabler Verstärkung repräsentiert, beobachten und Nichtlinearitäten/Nicht-Idealzustände entsprechend extrahieren.The amplifier 3904 Variable gain may be implemented based on any of the open-loop amplifiers described herein. Using an open-loop amplifier as the amplifier 3904 with variable gain means that the open-loop amplifier would work in the time-continuous domain. This can have some effects and benefits on the entire ADC system. Improving the efficiency of the amplifier 3904 variable gain may rely on analog linearization schemes, such as the analog tracking circuits provided by the 31-32 are illustrated. Due to the continuous-time operation of the amplifier 3904 With variable gain, it is possible to avoid frequency-dependent calibrations. Calibrations that depend on the input frequency for linearization can be costly and cumbersome. If desired, it is possible to perform a digital calibration and mixed signal calibration, insofar as z. B. a calibration dither in the amplifier 3904 with variable gain (eg as through 37 illustrated) and includes mechanisms for coarse and / or fine gain adjustments. Digital and mixed-signal calibration techniques can use a digital output that outputs the amplifier 3904 with variable gain, observe and extract non-linearities / non-ideal states accordingly.

Die T/H-Schaltung 3906 kann auf eine geeignete Art und Weise implementiert werden. In dem dargestellten Beispiel kann die T/H-Schaltung 3906 des Frontends 3100 als eine T/H-Schaltung mit offener Schleife gesehen werden, die einen Puffer 3908, ein Geschalteter-Kondensator-Netzwerk 3910 und einen Verstärker 3912 aufweist. Das Geschalteter-Kondensator-Netzwerk 3910 kann ein Abtastnetzwerk sein. Der Puffer 3908 kann ein Abtastpuffer sein und der Verstärker 3912 kann ein Haltepuffer/Verstärker (z. B. ein beliebiger der hierin beschriebenen Open-Loop Verstärker) sein. Ein Dither kann in das Geschalteter-Kondensator-Netzwerk 3910 injiziert werden (z. B. durch Injizieren einer Ladung in das Geschalteter-Kondensator-Netzwerk 3910) und das Dither kann verwendet werden, um einen Schaltkreis zu kalibrieren, der dem Dither-Injektionspunkt nachgelagert ist. Das Geschalteter-Kondensator-Netzwerk 3910 kann einen Dither-Injektionsschaltkreis am Dither-Injektionspunkt aufweisen, um z. B. eine Ladung zu injizieren, die ein Dither-Signal repräsentiert. Die Puffer können Source-Folger, Emitter-Folger, Push-Pull-Topologie, eine beliebige andere geeignete Pufferstruktur und hierin beschriebene Open-Loop Verstärker sein. Der Puffer 3908 kann für Abtastlinearität optimiert sein. Der Verstärker 3912 kann für niedrige Leistung, kleine Größe, kleine Eingangskapazität und gute Isolation optimiert sein. Die Isolation für den Verstärker 3912 kann dabei helfen, eingangsbezogenes Rauschen des ADC, der der T/H-Schaltung 3906 folgt, zu reduzieren. Die Linearität des Verstärkers 3912 ist nicht so kritisch wie die Linearität des Puffers 3908, da der Verstärker 3912 ein gehaltenes Signal bearbeitet. Zusätzlich dazu, da Dither in das Geschalteter-Kondensator-Netzwerk 3910 injiziert wird, kann die Nichtlinearität des Verstärkers 3912 kalibriert werden, was ferner dabei hilft, die Leistung und Größe des Verstärkers 3912 zu senken.The T / H circuit 3906 can be implemented in a suitable way. In the illustrated example, the T / H circuit 3906 the frontend 3100 are seen as an open-loop T / H circuit which is a buffer 3908 , a switched capacitor network 3910 and an amplifier 3912 having. The switched capacitor network 3910 may be a scanning network. The buffer 3908 may be a sample buffer and the amplifier 3912 may be a hold buffer / amplifier (eg, any of the open-loop amplifiers described herein). A dither can enter the switched capacitor network 3910 be injected (eg by injecting a charge into the switched capacitor network 3910 and the dither may be used to calibrate a circuit downstream of the dither injection point. The switched capacitor network 3910 may include a dither injection circuit at the dither injection point, for. B. to inject a charge representing a dither signal. The buffers may be source followers, emitter followers, push-pull topology, any other suitable buffer structure, and open-loop amplifiers described herein. The buffer 3908 can be optimized for scan linearity. The amplifier 3912 can be optimized for low power, small size, small input capacity and good isolation. The isolation for the amplifier 3912 can help with input-related noise of the ADC, that of the T / H circuit 3906 follows, reduce. The linearity of the amplifier 3912 is not as critical as the linearity of the buffer 3908 because of the amplifier 3912 a held signal edited. In addition to that, there dither into the switched capacitor network 3910 can be injected, the nonlinearity of the amplifier 3912 calibrated, which also helps to increase the performance and size of the amplifier 3912 to lower.

Das variable Dämpfungsglied 3902 kann einen Schaltkreis mit einem Netzwerk von Schaltern und Widerständen aufweisen. Das Netzwerk ist mit Schaltern konfigurierbar. In Abhängigkeit vom Zustand der Schalter (z. B. Transistoreinrichtungen) kann eine gewisse Menge an Widerstand konfiguriert und zur Dämpfung des Eingangs verwendet werden. Mit anderen Worten kann die effektive Verstärkung des variablen Dämpfungsglied über den Zustand der Schalter konfiguriert werden. Spezifische Widerstände können in das oder aus dem Netzwerk geschaltet werden, um den Gesamtwiderstand und somit die Verstärkung des variablen Dämpfungsglieds 3902 zu ändern.The variable attenuator 3902 may have a circuit with a network of switches and resistors. The network is configurable with switches. Depending on the state of the switches (eg, transistor devices), a certain amount of resistance may be configured and used to attenuate the input. In other words, the effective gain of the variable attenuator can be configured via the state of the switches. Specific resistors can be switched into or out of the network by the total resistance and thus the gain of the variable attenuator 3902 to change.

Wenn das variabel Dämpfungsglied und die Open-Loop Verstärker im Frontend bereitgestellt sind (möglicherweise als Verstärker mit variabler Verstärkung), kann die Gesamtverstärkung über verschiedene Schaltkreise im Frontend verteilt werden (um möglicherweise eine höhere Gesamtverstärkung zu erzielen). Aufgrund der Programmierbarkeit (fein oder grob) der Verstärkung für das variable Dämpfungsglied und die Open-Loop Verstärker sind außerdem verschiedene Weisen zur Programmierung der Gesamtverstärkung möglich. Eine grobe Verstärkungsanpassung kann mit dem variablen Dämpfungsglied und/oder durch Reduzieren der Verstärkerwiderstandslast durchgeführt werden. Eine feine Verstärkungsanpassung kann durch Anpassen des Stroms/der Ströme im Verstärker durchgeführt werden (z. B. Anpassen einer Stromquelle in einem Open-Loop Verstärker unter Verwendung einer Vorspannung oder Ändern einer Vorspannung, die einen Stromquellentransistor ansteuert, um eine Strommenge und die Verstärkung des Open-Loop Verstärkers anzupassen).If the variable attenuator and open-loop amplifiers are provided in the front-end (possibly as variable-gain amplifiers), the overall gain can be distributed across various circuits in the front-end (to potentially achieve higher overall gain). Due to the programmability (fine or coarse) of the gain for the variable attenuator and the open-loop amplifier, various ways of programming the overall gain are also possible. A rough gain adjustment may be made with the variable attenuator and / or by reducing the amplifier resistance load. Fine gain adjustment may be accomplished by adjusting the current (s) in the amplifier (eg, adjusting a current source in an open loop amplifier using a bias voltage or changing a bias voltage) Current source transistor controls to adjust an amount of current and the gain of the open-loop amplifier).

40 stellt eine beispielhafte Schaltung 4000 mit variablem Dämpfungsglied dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Die Schaltung 4000 mit variablem Dämpfungsglied empfängt einen Eingang Vin_g und stellt einen gedämpften Ausgang Vamp bereit, und weist ein Netzwerk von Widerständen (z. B. als „R“ bezeichnet) und Schaltern (z. B. durch Steuersignale S0-S6 gesteuert) auf. Die Schalter werden unter Verwendung von Transistoreinrichtungen implementiert, deren Gates durch jeweilige Steuersignale angesteuert werden, um die Schalter „Ein“ oder „Aus“ zu schalten. Die Menge an Verstärkern kann gemäß der folgenden Tabelle variiert werden (z. B. 1, ½, ¼, und 1/8), die die Zustände der Schalter (1 = „Ein“ und 0 = „Aus“) zeigt, während die Eingangsimpedanz konstant bei 2R gehalten wird: Verstärkung=1 Verstärkung=1/2 Verstärkung=1/4 Verstärkung=1/8 S0 1 0 0 0 S1 0 1 0 0 S2 0 0 1 1 S3 0 0 1 0 S4 0 0 0 1 S5 0 0 0 1 S6 0 0 0 0 Eingangsimpedanz 2R 2R 2R 2R 40 represents an exemplary circuit 4000 variable attenuator according to some embodiments of the disclosure. The circuit 4000 with variable attenuator receives an input V in_g and puts a muted exit V amp and has a network of resistors (eg, referred to as "R") and switches (eg, by control signals S0 - S6 controlled). The switches are implemented using transistor devices whose gates are driven by respective control signals to switch the switches "on" or "off". The amount of amplifiers may be varied according to the following table (eg, 1, ½, ¼, and 1/8) showing the states of the switches (1 = "on" and 0 = "off"), while the Input impedance is kept constant at 2R: Gain = 1 Gain = 1/2 Gain = 1/4 Gain = 1 / 8th S0 1 0 0 0 S1 0 1 0 0 S2 0 0 1 1 S3 0 0 1 0 S4 0 0 0 1 S5 0 0 0 1 S6 0 0 0 0 input impedance 2R 2R 2R 2R

41 stellt eine andere beispielhafte Schaltung 4100 mit variablem Dämpfungsglied dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Die Schaltung 4100 mit variablem Dämpfungsglied empfängt einen Eingang Vin_g und stellt einen gedämpften Ausgang Vamp bereit, und weist ein Netzwerk von Widerständen (z. B. als „R“ bezeichnet) und Schaltern (z. B. durch Steuersignale S0-S9 gesteuert) auf. Die Schalter werden unter Verwendung von Transistoreinrichtungen implementiert, deren Gates durch jeweilige Steuersignale angesteuert werden, um die Schalter „Ein“ oder „Aus“ zu schalten. Die Schaltung 4100 mit variablem Dämpfungsglied ähnelt der Schaltung 4000 mit variablem Dämpfungsglied. Es sind jedoch zusätzliche Schalter (durch S7, S7', S8, S8', S9 und S9' gesteuert) als auswählbare Impedanzen bereitgestellt, um die Ausgangsimpedanzvariation der Schaltung 4100 mit variablem Dämpfungsglied zu verbessern. Falls S7 1 ist und S7' 0 ist, sind beide des Paares von NMOS- und PMOS-Transistoreinrichtungen eingeschaltet. Falls S8 1 ist und S8' 0 ist, sind beide des Paares von NMOS- und PMOS-Transistoreinrichtungen eingeschaltet. Falls S9 1 ist und S9' 0 ist, sind beide des Paares von NMOS- und PMOS-Transistoreinrichtungen eingeschaltet. Die Menge an Verstärkern kann gemäß der folgenden Tabelle variiert werden (z. B. 1, ½, ¼, und 1/8), die die Zustände der Schalter (1 = „Ein“ und 0 = „Aus“) zeigt, während die Eingangsimpedanz konstant bei 2R gehalten wird: Verstärkung=1 Verstärkung=1/2 Verstärkung=1/4 Verstärkung=1/8 S0 1 0 0 0 S1 0 1 0 0 S2 0 0 1 1 S3 0 0 1 0 S4 0 0 0 1 S5 0 0 0 1 S6 0 0 0 0 S7 1 0 0 0 S8 0 1 0 0 S9 0 0 1 0 Eingangsimpedanz 2R 2R 2R 2R 41 represents another exemplary circuit 4100 variable attenuator according to some embodiments of the disclosure. The circuit 4100 with variable attenuator receives an input V in_g and puts a muted exit V amp and has a network of resistors (eg, referred to as "R") and switches (eg, by control signals S0 - S9 controlled). The switches are implemented using transistor devices whose gates are driven by respective control signals to switch the switches "on" or "off". The circuit 4100 with variable attenuator is similar to the circuit 4000 with variable attenuator. However, there are additional switches (by S7 . S7 ' . S8 . S8 ' . S9 and S9 ' controlled) as selectable impedances to the output impedance variation of the circuit 4100 to improve with variable attenuator. If S7 1 is and S7 ' 0, both of the pair of NMOS and PMOS transistor devices are turned on. If S8 1 is and S8 ' 0, both of the pair of NMOS and PMOS transistor devices are turned on. If S9 1 is and S9 ' 0, both of the pair of NMOS and PMOS transistor devices are turned on. The amount of amplifiers can be varied according to the following table (eg 1, ½, ¼, and 1/8), which indicate the states of the switches ( 1 = "On" and 0 = "off") while holding the input impedance constant at 2R: Gain = 1 Gain = 1/2 Gain = 1/4 Gain = 1 / 8th S0 1 0 0 0 S1 0 1 0 0 S2 0 0 1 1 S3 0 0 1 0 S4 0 0 0 1 S5 0 0 0 1 S6 0 0 0 0 S7 1 0 0 0 S8 0 1 0 0 S9 0 0 1 0 input impedance 2R 2R 2R 2R

Memory- und Kickback-Kalibration Memory and kickback calibration

In manchen MDAC-Schaltungsstrukturen werden die Kapazitäten vollständig zurückgesetzt, wenn zwischen der Haltephase und der Abtastphase geschaltet wird, um Memory- und Kickback-Fehler zu vermeiden. Dies kann unter Verwendung von Schaltern durchgeführt werden, die in den 2 und 3 als ϕ2_rst bezeichnet sind. Das Zurücksetzen kann jedoch einen Teil der Zeit und eine wesentliche Menge an Leistung verbrauchen. Um sowohl Zeit als auch Leistung einzusparen, ist es möglich, zu vermeiden, die Kapazitäten zurücksetzen zu müssen, und stattdessen die resultierenden Memory- und Kickback-Fehler zu kalibrieren.In some MDAC circuit structures, the capacitances are fully reset when switching between the hold phase and the sample phase to avoid memory and kickback errors. This can be done using switches included in the 2 and 3 are designated as φ2_rst. However, resetting can consume some of the time and a significant amount of power. In order to save both time and power, it is possible to avoid having to reset the capacitances and instead calibrate the resulting memory and kickback errors.

Ein erstes Kalibrations-Dither Vd1 wird in die Stufe-1 injiziert und ein zweites Kalibrations-Dither Vd2 wird in die Stufe-2 injiziert. Die Kalibrations-Dithers können für die Memory- und Kickback-Kalibrationen verwendet werden. Vorzugsweise wird der Kickback-Fehler zuerst extrahiert. Der Kickback-Fehler kann basierend auf einer Korrelation zwischen dem zweiten Kalibrations-Dither und einem (digitalen) Ausgang der Stufe-1 extrahiert werden. Der Kickback-Fehler kann aus dem digitalen Ausgang der Stufe-1 entfernt werden, um einen ersten kalibrierten Ausgang der Stufe-1 zu erzeugen. Dann wird der Memory-Fehler extrahiert. Der Memory-Fehler kann basierend auf einer Korrelation zwischen dem ersten Kalibrations-Dither und dem ersten kalibrierten Ausgang der Stufe-1 extrahiert werden. Der Memory-Fehler kann aus dem ersten kalibrierten Ausgang der Stufe-1 entfernt werden, um einen zweiten (finalen) kalibrierten Ausgang der Stufe-1 zu erzeugen.A first calibration dither V d1 will be added to the 1 injected and a second calibration dither V d2 will be added to the 2 injected. The calibration dithers can be used for memory and kickback calibrations. Preferably, the kickback error is first extracted. The kickback error can be extracted based on a correlation between the second calibration dither and a stage 1 (digital) output. The kickback error can be removed from the Stage-1 digital output to produce a first calibrated Stage-1 output. Then the memory error is extracted. The memory error may be based on a correlation between the first calibration dither and the first calibrated output of the stage 1 be extracted. The memory error can be removed from the first calibrated output of stage-1 to produce a second (final) calibrated output of stage-1.

42 veranschaulicht eine Memory- und Kickback-Kalibration, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Genauer gesagt, kann ein Digitalverarbeitungsschaltkreis 4200 die Zwischenstufen-Memory- und -Kickback-Fehler für z. B. die Stufe-1 eines Pipeline-ADC kalibrieren. Der digitale Ausgang der Stufe-1 Vout1[n] kann z. B. durch einen Verzögerungsblock 4202 verzögert werden. Ein geschätzter Kickback-Fehler VKB1_est[n] wird durch einen Summierungsknoten 4204 vom verzögerten digitalen Ausgang der Stufe-1 subtrahiert. Das Ergebnis vom Summierungsknoten 4204 kann bei einer Korrelation mit dem Kalibrations-Dither der Stufe-2 Vd2 , veranschaulicht durch einen Korrelator 4206, verwendet werden. Das Korrelationsergebnis vom Korrelator 4206 kann verwendet werden, um einen Kickback-Koeffizienten αm21 im Kickback-Kalibrationsblock 4208 zu aktualisieren. Dieser Kickback-Koeffizient αm21 wird zum Entfernen des Großteils der Kickback-Komponenten am Ausgang der Stufe-1, die vom Dither der Stufe-2 Vd2 , dem DAC der Stufe-2 VDAC2 und etwas Memory des Ausgangs der Stufe-1 selbst Vout1 kommen, verwendet. Der Kickback-Koeffizient αm21 , der DAC der Stufe-2 VDAC2 , das Kalibrations-Dither der Stufe-2 Vd2 und etwas Memory des Ausgangs der Stufe-1 selbst Vout1 können durch den Kickback-Kalibrationsblock 4208 verwendet werden, um den Kickback-Fehlerterm/die Kickback-Fehlerkomponente VKB1_est[n] zu schätzen/zu erzeugen. Der geschätzte Kickback-Fehler VKB1_est[n] kann durch einen Summierungsknoten 4210 vom digitalen Ausgang der Stufe-1 Vout1[n] subtrahiert werden, um ein Ausgangssignal Vout1_KB[n] (digitaler Ausgang der Stufe-1, mit dem Kickback-Fehler entfernt) zu erzeugen. 42 illustrates a memory and kickback calibration, in accordance with some embodiments of the disclosure. More specifically, a digital processing circuit 4200 the interstage memory and kickback errors for e.g. For example, calibrate the Stage-1 of a pipeline ADC. The level 1 digital output V out1 [n ] can z. B. by a delay block 4202 be delayed. An estimated kickback error V KB1_est [n] is through a summing node 4204 from the delayed digital output of the 1 subtracted. The result from the summation node 4204 can correlate with the calibration dither of the stage 2 V d2 , illustrated by a correlator 4206 , be used. The correlation result from the correlator 4206 Can be used to set a kickback coefficient α m21 in the kickback calibration block 4208 to update. This kickback coefficient α m21 is used to remove most of the kickback components at the output of the stage 1 that are derived from dithering 2 V d2 , the DAC of the 2 V DAC2 and some memory of the output of the stage 1 even V out1 come, used. The kickback coefficient α m21 , the DAC of the stage 2 V DAC2 , the calibration dither of the stage 2 V d2 and some memory of the output of the stage 1 even V out1 can through the kickback calibration block 4208 used to the kickback error term / kickback error component V KB1_est [n] to appreciate / generate. The estimated kickback error V KB1_est [n] can through a summation node 4210 from the digital output of the stage 1 V out1 [n] be subtracted to an output signal V out1_KB [n] (digital output of the 1 to remove with the kickback error removed).

Sobald der geschätzte Kickback-Fehler VKB1_est[n] aus dem digitalen Ausgang der Stufe-1 Vout1[n] entfernt ist, wird der Rest des Memorys an der Stufe-1 durch eine erste Verzögerung Vout1_KB[n] durch einen Verzögerungsblock 4212 entfernt. Ein geschätzter Memory-Fehler Vmem1_est[n] wird durch einen Summierungsknoten 4212 vom verzögerten digitalen Ausgang der Stufe-1, mit dem Kickback-Fehler entfernt, subtrahiert. Das Ergebnis vom Summierungsknoten 4212 kann bei einer Korrelation mit dem Kalibrations-Dither der Stufe-1 Vd1 , veranschaulicht durch einen Korrelator 4216, verwendet werden. Das Korrelationsergebnis vom Korrelator 4216 kann verwendet werden, um einen Memory-Koeffizienten αm11 in einem Memory-Kalibrationsblock 4218 zu aktualisieren. Dieser Memory-Koeffizient αm11 wird verwendet, um den (verbleibenden) Memory des Ausgangs der Stufe-1 zu entfernen. Der Memory-Koeffizient αm11 und etwas Memory des Ausgangs der Stufe-1 selbst Vout1 können durch den Memory-Kalibrationsblock 4218 verwendet werden, um den geschätzten Memory-Fehler Vmem1_est[n] zu erzeugen. Der Memory-Fehler Vmem1_est[n] kann durch einen Summierungsknoten 4220 vom digitalen Ausgang der Stufe-1, mit dem Kickback-Fehler entfernt, Vout1_KB[n] subtrahiert werden, um ein Ausgangssignal Vout1_cal[n] (digitaler Ausgang der Stufe-1, mit dem Kickback-Fehler und Memory-Fehler entfernt) zu erzeugen. Die Entfernung des Kickback-Fehlers und die Entfernung des Memory-Fs werden der Reihe nach durchgeführt, um das Kalibrationsschema zu zeigen, aber ein Fachmann würde verstehen, dass die Entfernung des Kickback-Fehlers und die Entfernung des Memory-Fs auch parallel durchgeführt werden können. Die Einzelheiten darüber, welche Komponenten in jedem Schritt entfernt werden, können von der Implementierung abhängen.Once the estimated kickback error V KB1_est [n] from the level 1 digital output V out1 [n] is removed, the remainder of the memory at the stage 1 through a first delay V out1_KB [n] through a delay block 4212 away. An estimated memory error V mem1_est [n] is through a summing node 4212 from the delayed digital output of the 1 , with the kickback error removed, subtracted. The result from the summation node 4212 can correlate with the calibration dither of the stage 1 V d1 , illustrated by a correlator 4216 , be used. The correlation result from the correlator 4216 can be used to calculate a memory coefficient α m11 in a memory calibration block 4218 to update. This memory coefficient α m11 is used to calculate the (remaining) memory of the output of the stage 1 to remove. The memory coefficient α m11 and some memory of the output of the stage 1 even V out1 can through the memory calibration block 4218 used to get the estimated memory error V mem1_est [n] to create. The memory error V mem1_est [n] can through a summation node 4220 from the digital output of the stage 1 , with the kickback error removed, V out1_KB [n] be subtracted to an output signal V out1_cal [n] (digital output of the 1 to remove with the kickback error and memory error removed). The removal of the kickback error and removal of the memory Fs are performed sequentially to show the calibration scheme, but one skilled in the art would understand that the removal of the kickback error and the removal of the memory Fs can also be performed in parallel , The details of what components are removed in each step may depend on the implementation.

In MDACs mit offener Schleife ähneln Fehler aufgrund von Zwischenstufen-Memory und -Kickback jenen in MDACs mit geschlossener Schleife. Sie können unter Verwendung von Dither-basierten IGE-, IME- und KB-Kalibrationen korrigiert werden. Das Implementieren von einigen dieser Kalibrationen kann jedoch kostspielig sein und erfordert, dass mehrere Kalibrations-Dither in jede Stufe injiziert werden. Die Genauigkeit kann auch beschränkt sein. Es gibt subtile Differenzen im Verhalten der MDACs mit offener Schleife im Vergleich zu MDACs mit geschlossener Schleife, genauer gesagt, wird die Summierungsknotenspannung in der Haltephase nicht zu einer virtuellen Masse gezwungen. Diese Differenzen müssen möglicherweise berücksichtigt werden, um die Implementierungen auf eine Art und Weise zu ändern, die die IGE-, IME- und KB-Kalibrationen verbessert.In MDACs with open loop, errors due to inter-stage memory and kickback are similar to those in closed-loop MDACs. They can be corrected using dither-based IGE, IME, and KB calibrations. However, implementing some of these calibrations can be costly and requires that multiple calibration dithers be injected into each stage. The accuracy can also be limited. There are subtle differences in the behavior of the open loop MDACs compared to closed loop MDACs; more specifically, the summation node voltage is not forced to a virtual ground in the hold phase. These differences may need to be considered to change the implementations in a way that improves the IGE, IME, and KB calibrations.

43 veranschaulicht einen MDAC 4300 mit offener Schleife, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Als ein Beispiel befindet sich der MDAC 4300 mit offener Schleife in der Stufe-2 (aber die Lehren sind auch bei anderen Stufen anwendbar). Der MDAC 4300 weist einen Verstärker 4304 (z. B. einen hierin beschriebenen geeigneten Open-Loop Verstärker) und einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4302, der Abtast- und DAC-Operationen durchführen kann, auf. Der MDAC 4300 weist einen Summierungsknoten 4310 (oder Aufsummierungsknoten) am nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 4304 auf. Die MDAC-Schaltungsstruktur 4300 weist ferner einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4306 zur Kalibrations-Dither-Injektion auf. Genauer gesagt, injiziert der Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4306 eine Ladung in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4302 basierend auf der Kalibrations-Dither-Spannung Vd2 . Das Kalibrations-Dither-Signal wird in einer Haltephase (ϕ2) injiziert und die Kapazität ist in der Abtastphase (ϕ1) mit Masse verbunden. Infolgedessen wird ein Kalibrations-Dither-Signal in der MDAC-Schaltungsstruktur 4300 hinzugefügt. 43 illustrates an MDAC 4300 with open loop, in accordance with some embodiments of the disclosure. As an example, the MDAC is located 4300 with open loop in the stage 2 (but the teachings are also applicable to other levels). The MDAC 4300 has an amplifier 4304 (eg, a suitable open loop amplifier described herein) and a switched capacitor circuit 4302 which can perform sampling and DAC operations. The MDAC 4300 has a summation node 4310 (or summing node) at the non-inverting input of the amplifier 4304 on. The MDAC circuit structure 4300 further includes a switched capacitor circuit 4306 for calibration dither injection. More specifically, the switched capacitor circuit injects 4306 a charge into the switched capacitor circuit 4302 based on the calibration dither voltage V d2 , The calibration dither signal is injected in a hold phase (φ2) and the capacitance is connected to ground in the sense phase (φ1). As a result, a calibration dither signal is generated in the MDAC circuit structure 4300 added.

Der Ausgang eines MDAC mit offener Schleife, z. B. Vout1 [n] der Stufe-1, kann als Folgendes repräsentiert werden: V o u t 1 [ n ] = V o u t 1 n o m e n [ n ] + V o u t 1 m e n [ n ] + V K B _ O L 1 [ n ]

Figure DE102019107170A1_0014
The output of an open loop MDAC, e.g. B. V out1 [n] the level-1, can be represented as: V O u t 1 [ n ] = V O u t 1 n O m e n [ n ] + V O u t 1 m e n [ n ] + V K B _ O L 1 [ n ]
Figure DE102019107170A1_0014

Vout1 ist der Ausgang des Stufe-1-MDAC, Vout1 nomem ist der Ausgang der Stufe-1 beim Nichtvorhandensein eines Memorys, Vout1 mem ist die Selbst-Memory-Komponente im Ausgang, die unabhängig vom Stufe-2-Kickback ist, VKB_OL1 ist die Komponente der Stufe-1, die aus dem Kickback der Stufe-2 an der Stufe-1 resultiert. Der Selbst-Memory-Term ist gegeben durch: V o u t 1 m e n [ n ] = α m 1 V o u t 1 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0015
V out1 is the output of the Stage 1 MDAC, V out1 Nomem is the output of the stage 1 in the absence of a memo, V out1 mem is the self-memory component in the output that is independent of stage 2 kickback, V KB_OL1 is the level-1 component that comes from the kickback of the stage 2 at the level 1 results. The self-memory term is given by: V O u t 1 m e n [ n ] = α m 1 V O u t 1 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0015

αm1 ist der Selbst-Memory-Koeffizient. Die Selbst-Memory-Terme, die in den Gleichungen (14) und (15) repräsentiert sind, sind Funktionen mit unendlicher Impulsantwort (IIR-Funktionen), die die Ansammlung einer unendlichen Menge an vorherigen Memory-Termen repräsentieren, da der gegenwärtige Ausgang eine Memory-Komponente aufweist, die proportional zum vorherigen Ausgang (nicht Eingang) ist. α m1 is the self-memory coefficient. The self-memory terms represented in equations (14) and (15) are infinite impulse response functions (IIR functions) that represent the accumulation of an infinite set of previous memory terms, since the current output is one Memory component that is proportional to the previous output (not input).

Der Kickback-Term kann durch Folgendes gegeben sein: L 1 [ n ] = α K B 1 ( V D A C 2 [ n 1 ] C d 2 + C p 2 C 2 + C d 2 + C p 2 + V i n 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 V d 2 [ n 1 ) C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 ]

Figure DE102019107170A1_0016
The kickback term can be given by: L 1 [ n ] = α K B 1 ( V D A C 2 [ n - 1 ] C d 2 + C p 2 C 2 + C d 2 + C p 2 + V i n 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 - V d 2 [ n - 1 ) C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 ]
Figure DE102019107170A1_0016

VDAC2 ist die DAC-Spannung des Stufe-2-MDAC, die digital durch die ADC(Flash)-Ausgangsbits der Stufe-2 repräsentiert wird, Vin2 ist der Eingang in die Stufe-2, der gleich dem Ausgang der Stufe-1 ist, und Vd2 ist das Kalibrations-Dither der Stufe-2. VDAC2 , Vin2 und Vd2 werden jeweils durch ein entsprechendes Verhältnis von Kapazitäten in der zweiten Stufe skaliert. Cd2 ist die Dither-Kapazität im Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4306 von 43 zum Injizieren eines Kalibrations-Dithers in die Stufe-2. Cp2 ist die parasitäre Kapazität im Summierungsknoten 4310 (als ein Kondensator dargestellt) von 43. C2 ist die Kapazität im Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4302 (die Abtast-/DAC-Kapazitäten) von 43. Gleichung (16) kann durch den Kickback-Kalibrationsblock 4208 von 42 berechnet werden. Der Koeffizient αKB1 ist der Kickback-Koeffizient, der vom Einschwingen des Kickbacks der Stufe-2 während der Haltephase der Stufe-1 abhängt. Für ein Einschwingen erster Ordnung ist der Koeffizient αKB1 ungefähr durch Folgendes gegeben: α K B 1 e t s / R 1 C L 1

Figure DE102019107170A1_0017
V DAC2 is the DAC voltage of the stage 2 MDAC digitally controlled by the ADC (Flash) output bits of the 2 is represented, V in2 is the entrance to the level 2 which equals the output of the stage 1 is and V d2 is the calibration dither of the stage 2 , V DAC2 . V in2 and V d2 are each scaled by a corresponding ratio of capacities in the second stage. C d2 is the dither capacitance in the switched capacitor circuit 4306 from 43 for injecting a calibration dither into the stage 2 , C p2 is the parasitic capacitance in the summing node 4310 (shown as a capacitor) of 43 , C 2 is the capacitance in the switched capacitor circuit 4302 (the sample / DAC capacities) of 43 , Equation (16) can be determined by the Kickback calibration block 4208 from 42 be calculated. The coefficient α KB1 is the kickback coefficient, which depends on the settling of the kickback of the 2 during the holding phase of the stage 1 depends. For a first-order settling, the coefficient is α KB1 roughly by the following: α K B 1 ~ e - t s / R 1 C L 1
Figure DE102019107170A1_0017

ts ist die Einschwingzeit, R1 ist der Ausgangswiderstand des Stufe-1-Verstärkers und CL1 ist die Lastkapazität der Stufe-1. t s is the settling time, R 1 is the output resistance of the stage 1 amplifier and C L1 is the load capacity of the stage-1.

Gleichung (16) für die Kickback-Spannung in MDACs mit offener Schleife unterscheidet sich von der Kickback-Spannung im Fall eines Verstärkers mit geschlossener Schleife, die durch Folgendes gegeben sein würde: V K B _ C L 1 [ n ] α K B 1 V D A C 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0018
Kickback voltage equation (16) in open loop MDACs is different from the kickback voltage in the case of a closed loop amplifier which would be given by: V K B _ C L 1 [ n ] ~ α K B 1 V D A C 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0018

Gleichung (18) enthält kein Verhältnis der Kapazitäten Vin2 und Vd . In der Praxis wird ein Abtasttakt ϕ1a gewöhnlich im Vergleich zu den anderen Takten vorgerückt. Dies bewirkt, dass die Summierungsknotenkapazität möglicherweise teilweise zurückgesetzt wird, bevor die Abtastung startet. 44 stellt ein Timing-Diagramm von Abtastschaltern dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Die grafische Darstellung 4402 zeigt das Timing des Abtasttaktes ϕ1a (Takt zum Steuern des Schalters an der unteren Platte der Abtastkapazitäten) und die grafische Darstellung 4404 zeigt das Timing des Abtasttaktes Φ2. Es gibt eine kurze Periode von Rücksetzzeit („partielle Zurücksetzung“), die dazu führen kann, dass die Kickback-Spannung von dem in Gleichung (16) gegebenen Ausdruck abweicht: V K B _ O L 1 _ R S T 2 = α K B 1 ( V D A C 2 [ n 1 ] α R S T 2 V D A C 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 + α R S T 2 V i n 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 α R S T 2 V d 2 [ n 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )

Figure DE102019107170A1_0019
Equation (18) does not include a ratio of capacities V in2 and V d , In practice, a sampling clock φ1a is usually advanced in comparison to the other clocks. This causes the summing node capacity to be partially reset before the scan starts. 44 FIG. 12 illustrates a timing diagram of sampling switches, in accordance with some embodiments of the disclosure. FIG. The graphic representation 4402 shows the timing of the sampling clock φ1a (clock for controlling the switch on the lower plate of the sampling capacitances) and the graph 4404 shows the timing of the sampling clock Φ2 , There is a short period of reset time ("partial reset") which may cause the kickback voltage to deviate from the expression given in equation (16): V K B _ O L 1 _ R S T 2 = α K B 1 ( V D A C 2 [ n - 1 ] - α R S T 2 V D A C 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 + α R S T 2 V i n 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 - α R S T 2 V d 2 [ n - 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0019

αRST2 repräsentiert den Anteil der Summierungsknotenspannung (oder präziser gesagt: der Abtastkondensatorladung), die nach dem Zurücksetzen verbleibt. Falls sie vollständig zurückgesetzt wurde, dann ist αRST2 = 0, und die Kickback-Spannung ist durch Folgendes gegeben: V K B _ O L 1 _ R S T 2 = α K B 1 V D A C 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0020
α RST2 represents the fraction of the summing node voltage (or, more precisely, the sample capacitor charge) remaining after reset. If fully reset, then α RST2 = 0, and the kickback voltage is given by: V K B _ O L 1 _ R S T 2 = α K B 1 V D A C 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0020

Gleichung (20) ähnelt dem Kickback eines MDAC mit geschlossener Schleife, wie in Gleichung (18) dargestellt. Andererseits, falls das Zurücksetzen nicht vorhanden ist, dann ist αRST2 = 1, und die Gleichung (19) wird zu der Gleichung (16) reduziert. Die folgenden Abschnitte werden ein partielles Zurücksetzen besprechen, da es das allgemeinste Szenario ist.Equation (20) is similar to the kickback of a closed-loop MDAC as shown in equation (18). On the other hand, if the reset does not exist, then α RST2 = 1, and the equation (19) is reduced to the equation (16). The following sections will discuss a partial reset as it is the most general scenario.

Wie in Gleichung (19) dargelegt, weist, im MDAC mit offener Schleife (z. B. ein in 43 veranschaulichter), das Kickback von der folgenden Stufe Komponenten von dem IGE-Dither Vd2 , dem quantisierten Eingang VDAC2 und dem nicht quantisierten Eingang Vin2 (der Stufe-2) auf. Die drei Beiträge weisen ein Kickback mit unterschiedlichen Koeffizienten auf, wie durch αRST2 und das Verhältnis von Kapazitäten repräsentiert. Andererseits weist, für den MDAC mit geschlossener Schleife und mit einem vollständigen Zurücksetzen des Summierungsknotens im MDAC mit offener Schleife, nur der quantisierte Eingang der folgenden Stufe ein Kickback an der gegenwärtigen Stufe auf. Die zusätzlichen Komponenten/Beiträge erfordern ein anderes Schema zum Ansprechen des Kickback-Fehlers für ein System mit MDACs mit offener Schleife.As stated in Equation (19), in the open loop MDAC (eg, an in 43 illustrated), the kickback from the following stage components from the IGE dither V d2 , the quantized input V DAC2 and the unquantized input V in2 (the level 2 ) on. The three contributions have a kickback with different coefficients, such as α RST2 and represents the ratio of capacities. On the other hand, for the closed-loop MDAC and with full reset of the summation node in the open-loop MDAC, only the next stage quantized input will kickback at the current stage. The additional components / contributions require a different scheme for addressing the kickback error for a system with open loop MDACs.

Aus den Gleichungen (14), (15) und (19) kann der Ausgang der Stufe-1 für einen MDAC mit offener Schleife wie folgt repräsentiert werden: o u t 1 [ n ] = V o u t 1 n o m e m [ n ] + α m 1 V o u t 1 [ n 1 ] + α K B 1 ( V D A C 2 [ n 1 ] V D A C 2 [ n 1 ] α R S T 2 C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 + V o u t 1 [ n 1 ] α R S T 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 V d 2 [ n 1 ] α R S T 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )

Figure DE102019107170A1_0021
was auch als Folgendes repräsentiert werden kann: L [ n ] = V o u t 1 n o m e m [ n ] + α m 1 V o u t 1 [ n 1 ] + α K B 1 ( V o u t 1 [ n 1 ] V o u t 1 q [ n 1 ] + V o u t 1 q [ n 1 ] α R S T 2 C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 V d 2 [ n 1 ] α R S T 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0022
From the equations (14), (15) and (19), the output of the stage 1 for an MDAC with an open loop are represented as follows: O u t 1 [ n ] = V O u t 1 n O m e m [ n ] + α m 1 V O u t 1 [ n - 1 ] + α K B 1 ( V D A C 2 [ n - 1 ] - V D A C 2 [ n - 1 ] α R S T 2 C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 + V O u t 1 [ n - 1 ] α R S T 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 - V d 2 [ n - 1 ] α R S T 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0021
which can also be represented as: L [ n ] = V O u t 1 n O m e m [ n ] + α m 1 V O u t 1 [ n - 1 ] + α K B 1 ( V O u t 1 [ n - 1 ] - V O u t 1 q [ n - 1 ] + V O u t 1 q [ n - 1 ] α R S T 2 C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 - V d 2 [ n - 1 ] α R S T 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0022

Vout1q ist der Quantisierungsfehler des Stufe-1-Ausgangs, nachdem er durch die Stufe-2 quantisiert wird, was durch die Differenz zwischen dem Stufe-1-Ausgang und den Stufe-2-ADC(Flash)-Ausgangsbits approximiert werden kann. Das heißt: V o u t 1 q [ n 1 ] V o u t 1 [ n 1 ] V D A C 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0023
V out1q is the quantization error of the Stage 1 output after passing through the stage 2 which can be approximated by the difference between the Stage 1 output and the Stage 2 ADC (Flash) output bits. This means: V O u t 1 q [ n - 1 ] ~ V O u t 1 [ n - 1 ] - V D A C 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0023

Daher können alle Memory- und Kickback-Komponenten tatsächlich durch Korrelieren des Ausgangs der Stufe-1 mit dem Kalibrations-Dither-1 Vd1 und dem Kalibrations-Dither-2 Vd2 entfernt werden, wie durch 42 veranschaulicht wurde, ohne irgendwelche zusätzliche Kickback-Dither zu benötigen. Es wird angemerkt, dass der Ausgang der Stufe-1 eine Komponente aufweist, die infolge des Dithers-1 besteht, das in die Stufe 1 injiziert wird, um die IGE- und IME-Korrektur der Stufe-1 durchzuführen.Therefore, all memory and kickback components can actually be calculated by correlating the output of the stage 1 with the calibration dither 1 V d1 and the calibration dither 2 V d2 be removed, as by 42 has been illustrated without the need for any additional kickback dither. It is noted that the output of the stage 1 has a component which, due to the dithering 1 that is in the stage 1 injection to correct the IGE and IME corrections of the 1 perform.

46 stellt eine Digitalsignalverarbeitung 4500 zum Aktualisieren eines Koeffizienten dar, um einen Kickback-Fehler anzusprechen, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Die Digitalsignalverarbeitung 4500 wird allgemein als ein Korrelator zum Entfernen von Memory- und Kickback-Termen aus der Stufe-2 auf die Stufe-1 bezeichnet, die die folgende Korrelations-LMS-Gleichung zum Aktualisieren des Kickback-Koeffizienten αm21 implementiert: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n 1 ] ( V o u t 1 [ n ] α m 21 [ n ] V d 2 [ n 1 ] )

Figure DE102019107170A1_0024
46 provides a digital signal processing 4500 for updating a coefficient to address a kickback error, in accordance with some embodiments of the disclosure. The digital signal processing 4500 is commonly used as a correlator for removing memory and kickback terms from the stage 2 to the level 1 denoting the following correlation LMS equation for updating the kickback coefficient α m21 implemented: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n - 1 ] ( V O u t 1 [ n ] - α m 21 [ n ] V d 2 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0024

Ein PN-Generatorblock 4502 erzeugt ein Kalibrations-Dither-Signal Vd2[n] für die Stufe-2 und das Dither-Signal Vd2[n] wird durch einen Verzögerungsblock 4506 verzögert, um Vd2[n - 1] zu erzeugen. Das verzögerte Dither-Signal Vd2[n - 1] wird durch einen Multiplizierer 4508 mit αm21 [n] multipliziert, um αm21[n] ▪ Vd2[n - 1] zu erhalten (in der Figur als ein geschätztes Dither-Signal Vd2_est[n - 1] dargestellt). Ein Summierungsknoten 4510 subtrahiert αm21[n] ▪ Vd2[n - 1] vom Ausgangssignal der Stufe-1 Vout1[n], um Vout1[n] - αm21[n] ▪ Vd2[n - 1] zu erhalten. Vout1[n] - αm21[n] ▪ Vd2[n - 1] bildet auch das Ausgangssignal der Stufe-1, mit dem geschätzten Dither-Signal entfernt, als Vout1_KB[n] dargestellt, das für die Memory-Fehlerkalibration von 46 verwendet werden kann. Um die Schätzung für den Koeffizienten αm21[n] zu aktualisieren, wird das Ausgangssignal der Stufe-1, mit dem geschätzten Dither-Signal entfernt, Vout1[n]-αm21[n] ▪ Vd2[n - 1], durch einen Multiplizierer 4512 mit dem verzögerten Dither-Signal Vd2 [n - 1] multipliziert, um Vd2[n - 1] ▪ (Vout1[n] - αm21[n] ▪ Vd2[n - 1]) zu erhalten. Der Multiplizierer 4512 führt eine Korrelation durch und erzeugt einen Fehlerterm, den die LMS-Gleichung versucht, zu reduzieren oder zu minimieren, wenn der LMS-Prozess konvergiert. In diesem Beispiel, wenn der LMS-Prozess konvergiert, wird der Fehlerterm reduziert, wenn erwartet wird, dass Vd2[n - 1], nicht mit (Vout1[n] - αm21[n] ▪ Vd2[n - 1]) korreliert ist. Das Ergebnis vom Multiplizierer 4512, Vd2[n - 1] ▪ (Vout1[n] - αm21[n] ▪ Vd2[n - 1]), wird durch einen Multiplizierer 4514 mit der LMS-Schrittgröße µ multipliziert, um µ ▪ Vd2[n - 1] ▪ (Vout1[n] - αm21[n] Vd2[n - 1]) zu erhalten. Ein Summierungsknoten 4516 addiert das Ergebnis vom Multiplizierer 4514, µ ▪ Vd2 [n - 1] ▪ (Vout1[n] - αm21[n] ▪ Vd2 [n - 1]), zum Kickback-Koeffizienten αm21[n], um Folgendes zu erhalten: αm21[n] + µ ▪ Vd2[n - 1] ▪ (Vout1[n] - αm21[n] ▪ Vd2 [n - 1]). Das Ergebnis vom Summierungsknoten 4516, αm21[n] + µ ▪ Vd2[n - 1] ▪ (Vout1[n] - αm21[n] ▪ Vd2 [n - 1]), wird durch einen Verzögerungsblock 4518 verzögert, um den aktualisierten Kickback-Koeffizienten αm21[n + 1] zu bilden.A PN generator block 4502 generates a calibration dither signal V d2 [n] for the stage 2 and the dither signal V d2 [n] is through a delay block 4506 delayed to V d2 [n - 1] to create. The delayed dither signal V d2 [n - 1] is through a multiplier 4508 With α m21 [n] multiplied to obtain α m21 [n] ▪ V d2 [n-1] (shown as an estimated dither signal V d2_est [n-1] in the figure). A summation node 4510 subtracts α m21 [n] ▪ V d2 [n - 1] from the output of the stage 1 V out1 [n] to obtain V out1 [n] -α m21 [n] ▪ V d2 [n-1]. V out1 [n] - α m21 [n] ▪ V d2 [n - 1] also forms the output signal of the stage 1 , with the estimated dither signal removed, as V out1_KB [n] shown for the memory error calibration of 46 can be used. To the estimate for the coefficient α m21 [n] to update, the output of the stage 1 , with the estimated dither signal removed, V out1 [n] -α m21 [n] ▪ V d2 [n-1], through a multiplier 4512 with the delayed dither signal V d2 [n - 1] multiplied to obtain V d2 [n - 1] ▪ (V out1 [n] - α m21 [n] ▪ V d2 [n - 1]). The multiplier 4512 performs a correlation and generates an error term that the LMS equation attempts to reduce or minimize as the LMS process converges. In this example, when the LMS process converges, the error term is reduced if it is expected that V d2 [n - 1] , is not correlated with (V out1 [n] - α m21 [n] ▪ V d2 [n - 1]). The result of the multiplier 4512 , V d2 [n - 1] ▪ (V out1 [n] - α m21 [n] ▪ V d2 [n - 1] ), is by a multiplier 4514 multiplied by the LMS step size μ to obtain μ ▪ V d2 [n-1] ▪ (V out1 [n] -α m21 [n] V d2 [n-1]). A summation node 4516 adds the result from the multiplier 4514 , μ ▪ V d2 [n - 1] ▪ (V out1 [n] - α m21 [n] ▪ V d2 [n - 1]), to the kickback coefficient α m21 [n], to obtain: α m21 [n] + μ ▪ V d2 [n - 1] ▪ (V out1 [n] - α m21 [n] ▪ V d2 [n - 1]). The result from the summation node 4516 , α m21 [n] + μ ▪ V d2 [n - 1] ▪ (V out1 [n] - α m21 [n] ▪ V d2 [n - 1]), is represented by a delay block 4518 delayed to form the updated kickback coefficient α m21 [n + 1].

46 stellt eine Digitalsignalverarbeitung 4600 zum Aktualisieren eines Koeffizienten dar, um einen (verbleibenden) Memory-Fehler anzusprechen, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Die Digitalsignalverarbeitung 4600 wird allgemein als ein Korrelator zum Entfernen eines Memorys der Stufe-1 am Ausgang des Korrelators von 46 bezeichnet, der die folgende Korrelations-LMS-Gleichung zum Aktualisieren eines Memory-Koeffizienten αm11 implementiert: α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n 1 ] ( V o u t 1 _ K B [ n ] α m 11 [ n ] V o u t 1 [ n 1 ] )

Figure DE102019107170A1_0025
46 provides a digital signal processing 4600 for updating a coefficient to address a (remaining) memory error, in accordance with some embodiments of the disclosure. The digital signal processing 4600 is commonly referred to as a correlator for removing a Level-1 memory at the output of the correlator 46 denotes the following correlation LMS equation for updating a memory coefficient α m11 implemented: α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n - 1 ] ( V O u t 1 _ K B [ n ] - α m 11 [ n ] V O u t 1 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0025

Ein Verzögerungsblock 4602 verzögert das Ausgangssignal der Stufe-1, mit dem geschätzten Dither-Signal entfernt, als Vout1_KB[n] dargestellt, um Vout1_KB[n - 1] zu erhalten. Vout1_KB[n - 1] wird durch einen Multiplizierer 4604 mit einem Memory-Koeffizienten αm11[n] multipliziert, um αm11[n] ▪ Vout1[n - 1] zu bilden, was eine Schätzung des Memory-Fehlers repräsentieren kann. Ein Summierungsknoten 4606 subtrahiert αm11[n] ▪ Vout1[n - 1] von Vout1_KB[n], um Vout1_KB[n] - αm11[n] ▪ Vout1[n - 1] zu erhalten. Das Ergebnis des Summierungsknotens 4606 kann den Kickback-kalibrierten Ausgang, mit einem geschätzten Memory-Fehler entfernt, repräsentieren. Der Multiplizierer 4608 multipliziert das verzögerte Dither-Signal der Stufe-1 Vd1[n - 1] und Vout1_KB[n] - αm11[n] ▪ Vout1[n - 1], um Vd1[n - 1] ▪ (Vout1_KB[n] - αm11[n] ▪ Vout1[n - 1]) zu erhalten. Der Multiplizierer 4608 führt eine Korrelation durch und erzeugt einen Fehlerterm, den die LMS-Gleichung versucht, zu reduzieren oder zu minimieren, wenn der LMS-Prozess konvergiert. Bei diesem Beispiel, wenn der LMS-Prozess konvergiert, wird der Fehlerterm reduziert, wenn Vd1[n - 1] nicht mit Vout1_KB[n] - αm11[n] ▪ Vout1[n-1] korreliert ist. Ein Multiplizierer 4610 multipliziert die LMS-Schrittgröße µ und Vd1[n - 1] ▪ (Vout1_KB[n] - αm11[n] ▪ Vout1[n - 1]), um µ ▪ Vd1[n - 1] ▪ (Vout1_KB[n] - αm11[n] ▪ Vout1[n-1]) zu erhalten. Ein Summierungsknoten 4612 addiert das Ergebnis vom Multiplizierer 4610 zum Memory-Koeffizienten αm11[n], um Folgendes zu erhalten: αm11[n] + µ▪ Vd1[n - 1] ▪ (Vout1_KB[n] - αm11[n] ▪ Vout1[n - 1]). Das Ergebnis des Summierungsknotens 4612, αm11[n] + µ ▪ Vd1[n - 1] ▪ (Vout1_KB[n] - αm11[n] ▪ Vout1[n - 1]), wird durch einen Verzögerungsblock 4614 verzögert, um den Memory-Koeffizienten αm11[n + 1]. zu aktualisieren.A delay block 4602 delays the output signal of the stage 1 , with the estimated dither signal removed, as V out1_KB [n] presented to V out1_KB [n - 1] to obtain. V out1_KB [n - 1] is through a multiplier 4604 with a memory coefficient α m11 [n] multiplied to form α m11 [n] ▪ V out1 [n-1], which may represent an estimate of the memory error. A summation node 4606 subtracts α m11 [n] ▪ V out1 [n-1] from V out1_KB [n] to obtain V out1_KB [n] -α m11 [n] ▪ V out1 [n-1]. The result of the summation node 4606 may represent the kickback calibrated output, with an estimated memory error removed. The multiplier 4608 multiplies the delayed dither signal of level-1 V d1 [n - 1] and V out1_KB [n] -α m11 [n] ▪ V out1 [n-1] to V d1 [n-1] ▪ (V out1_KB [n] -α m11 [n] ▪ V out1 [n-1] ) to obtain. The multiplier 4608 performs a correlation and generates an error term that the LMS equation attempts to reduce or minimize as the LMS process converges. In this example, when the LMS process converges, the error term is reduced if V d1 [n-1] is not correlated with V out1_KB [n] -α m11 [n] ▪ V out1 [n-1]. A multiplier 4610 multiplies the LMS step size μ and V d1 [n-1] ▪ (V out1_KB [n] -α m11 [n] ▪ V out1 [n-1]) to get μ ▪ V d1 [n-1] ▪ (V out1_KB [n] - α m11 [n] ▪ V out1 [n-1]). A summation node 4612 adds the result from the multiplier 4610 to the memory coefficient α m11 [n] to obtain: α m11 [n] + μ▪ V d1 [n-1] ▪ (V out1_KB [n] -α m11 [n] ▪ V out1 [n-1 ]). The result of the summation node 4612 , α m11 [n] + μ ▪ V d1 [n - 1] ▪ (V out1_KB [n] - α m11 [n] ▪ V out1 [n - 1]), is represented by a delay block 4614 delayed to the memory coefficient α m11 [n + 1]. to update.

Alternativ dazu können, falls ein Histogramm-/Zählverfahren zum Extrahieren einer Verstärkung und zur Nichtlinearitätskalibration verwendet wird, die LMS-Gleichungen (23) und (24) zur Kickback- und Memory-Kalibration (jeweils) Folgendes werden: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ sgn ( V d 2 [ n 1 ] ) sgn ( V o u t 1 [ n ] α m 21 [ n ] V d 2 [ n 1 ] )

Figure DE102019107170A1_0026
und α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ sgn ( V d 1 [ n 1 ] ) sgn ( V o u t 1 _ K B [ n ] α m 11 [ n ] V o u t 1 [ n 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0027
Alternatively, if a histogram / count technique is used to extract a gain and for nonlinearity calibration, the LMS equations ( 23 ) and (24) for kickback and memory calibration (respectively) are: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ sgn ( V d 2 [ n - 1 ] ) sgn ( V O u t 1 [ n ] - α m 21 [ n ] V d 2 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0026
and α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ sgn ( V d 1 [ n - 1 ] ) sgn ( V O u t 1 _ K B [ n ] - α m 11 [ n ] V O u t 1 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0027

Vout1_KB[n] ist der Ausgang der Stufe-1, nachdem die durch αm21 erfassten Kickback-Terme entfernt werden. Sgn() ist eine Vorzeichenfunktion. Vorzeichenbits der Größen, die in den Korrelationen, die in den Gleichungen (26) (27) formuliert sind, verwendet werden, führen im Endeffekt eine Korrelation der Größen durch. Wenn der LMS-Prozess konvergiert, würde der Kickback-Koeffizient und der Memory-Koeffizient zu einem Wert konvertieren, der die Kickback- und Memory-Fehler der Stufe-1 am besten reduzieren würde. V out1_KB [n] is the output of the stage 1 after the through α m21 collected kickback terms are removed. Sgn () is a sign function. Sign bits of the magnitudes used in the correlations formulated in equations (26) (27) ultimately perform a correlation of magnitudes. As the LMS process converges, the kickback coefficient and the memory coefficient would convert to a value that compensates for the kickback and memory errors of the stage. 1 would best reduce.

Durch das Verwenden von αm21 und αm11 bei dieser speziellen Ausführungsform der Kalibrations-Dither-Injektion können die Memory- und Kickback-Fehler in der Stufe-1 ungefähr korrigiert werden . Zum Beispiel kann αm21 verwendet werden, um das Dither-Kickback Vd2 und den Teil des Signal-Memorys, der infolge des Kickbacks entsteht, zu entfernen, während αm11 verwendet werden kann, um die verbleibenden Stufe-1-Ausgangs-Memory-Fehler zu entfernen. Falls das Kickback die einzige Memory-Quelle ist, wird nur αm21 benötigt. Beim Vorhandensein von sowohl Selbst-Memory als auch Kickback kann die Korrektur zum Beispiel wie folgt durchgeführt werden: V o u t 1 c a l [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V o u t 1 [ n 1 ] α m 11 V o u t 1 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0028
By using α m21 and α m11 In this particular embodiment of the calibration dither injection, the memory and kickback errors in the stage 1 be corrected approximately. For example, can α m21 used to the dither kickback V d2 and remove the portion of the signal memory resulting from the kickback while α m11 can be used to determine the remaining level 1 -Object memory error to remove. If the kickback is the only memory source, only will α m21 needed. For example, in the presence of both self-memory and kickback, the correction may be performed as follows: V O u t 1 c a l [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V O u t 1 [ n - 1 ] - α m 11 V O u t 1 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0028

Die Menge an Vout1[n - 1], die unter Verwendung von αm21 entfernt wird (durch eine Korrelation zwischen dem Dither-2 Vd2 und dem Rest-1 Vout1 ), beeinflusst den Wert von αm11 , der konvergiert, um den verbleibenden Memory zu entfernen. Das heißt: V o u t 1 _ K B [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V o u t 1 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0029
und V o u t 1 c a l [ n ] = V o u t 1 _ K B [ n ] α m 11 V o u t 1 [ n 1 ]
Figure DE102019107170A1_0030
The amount of V out1 [n - 1] using by α m21 is removed (by a correlation between the dither 2 V d2 and the remainder 1 V out1 ), influences the value of α m11 which converges to remove the remaining memory. This means: V O u t 1 _ K B [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V O u t 1 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0029
and V O u t 1 c a l [ n ] = V O u t 1 _ K B [ n ] - α m 11 V O u t 1 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0030

Die kalibrierten Ausgänge Vout1 cal können z. B. in die Gleichungen (24) und (25) oder die Gleichungen (26) und (27) eingesetzt werden. The calibrated outputs V out1 cal can z. In equations (24) and (25) or equations (26) and (27).

Allgemein gesagt, kann Vout1 cal in den Gleichungen (24) bis (27) verwendet werden. Das heißt: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n 1 ] V o u t 1 c a l [ n ]

Figure DE102019107170A1_0031
und α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n 1 ] V o u t 1 c a l [ n ]
Figure DE102019107170A1_0032
Generally speaking, can V out1 cal in equations (24) to (27). This means: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n - 1 ] V O u t 1 c a l [ n ]
Figure DE102019107170A1_0031
and α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n - 1 ] V O u t 1 c a l [ n ]
Figure DE102019107170A1_0032

Vout1 cal [n] wird durch Gleichung (28) gegeben. Gleichermaßen können die Gleichungen (26) und (27) als Folgendes repräsentiert werden: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ sgn ( V d 2 [ n 1 ] ) sgn ( V o u t 1 c a l [ n ] )

Figure DE102019107170A1_0033
und α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ sgn ( V d 1 [ n 1 ] ) sgn ( V o u t 1 c a l [ n ] )
Figure DE102019107170A1_0034
V out1 cal [N] is given by equation (28). Similarly, equations (26) and (27) can be represented as: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ sgn ( V d 2 [ n - 1 ] ) sgn ( V O u t 1 c a l [ n ] )
Figure DE102019107170A1_0033
and α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ sgn ( V d 1 [ n - 1 ] ) sgn ( V O u t 1 c a l [ n ] )
Figure DE102019107170A1_0034

Aus Gleichung (24) bis (30) sind die konvergierten Parameter durch Folgendes gegeben: α m 11 α m 1 + α K B 1

Figure DE102019107170A1_0035
und α m 11 α K B 1 α R S T 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2
Figure DE102019107170A1_0036
From Equation (24) to (30), the converged parameters are given by: α m 11 ~ α m 1 + α K B 1
Figure DE102019107170A1_0035
and α m 11 ~ - α K B 1 α R S T 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2
Figure DE102019107170A1_0036

Es ist anzumerken, dass der Quantisierungsfehler aufgrund von Kickback αKB1Vout1q[n - 1] in Gleichung (28) nicht entfernt wurde, was eine Beschränkung der Verwendung des traditionellen Kalibrations-Dithers sein kann, wenn sowohl Selbst-Memory als auch Kickback-Memory vorhanden sind.It should be noted that the quantization error due to kickback α KB1 V out1q [n - 1] was not removed in equation (28), which may be a limitation on the use of traditional calibration dithering when both self-memory and kickback memory are present.

Falls der Selbst-Memory-Term αm1 vernachlässigbar ist, kann die Korrelation unter Verwendung der folgenden Gleichungen durchgeführt werden: α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n 1 ] ( V o u t 1 _ K B [ n ] α m 11 [ n ] V D A C 2 [ n 1 ] )

Figure DE102019107170A1_0037
und α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n 1 ] ( V o u t 1 c a l [ n ] α m 21 [ n ] V d 2 [ n 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0038
If the self-memory term α m1 is negligible, the correlation can be performed using the following equations: α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n - 1 ] ( V O u t 1 _ K B [ n ] - α m 11 [ n ] V D A C 2 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0037
and α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n - 1 ] ( V O u t 1 c a l [ n ] - α m 21 [ n ] V d 2 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0038

Die Korrektur oder Fehlerentfernung kann unter Verwendung der folgenden Korrekturgleichungen durchgeführt werden: V o u t 1 _ K B [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V o u t 1 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0039
und V o u t 1 c a l [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V o u t 1 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ] α m 11 V D A C 2 [ n 1 ]
Figure DE102019107170A1_0040
The correction or error removal can be performed using the following correction equations: V O u t 1 _ K B [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V O u t 1 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0039
and V O u t 1 c a l [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V O u t 1 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ] - α m 11 V D A C 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0040

In Gleichung (36) wird der Quantisierungsfehler effektiv unter Verwendung der Dither-1-Korrelation und Verhältnismetrik-Kapazitäten entfernt, was aufgrund des Nichtvorhandenseins des Selbst-Memory-Terms möglich gemacht wurde. Beim Nichtvorhandensein von Selbst-Memory können daher alle Kickback-Fehler effektiv unter Verwendung von Verhältnismetrik-Kapazitäten unter Verwendung der traditionellen Kalibrations-Dither-Injektion entfernt werden. Die Memory-Parameter sind durch Folgendes gegeben: α m 11 α K B 1

Figure DE102019107170A1_0041
und α m 21 α K B 1 α R S T 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2
Figure DE102019107170A1_0042
In Equation (36), the quantization error is effectively removed using the dither 1 correlation and ratio metric capacitances made possible due to the absence of the self memory term. In the absence of self-memory, therefore, all kickback errors can be effectively removed using ratio metric capacitances using the traditional calibration dither injection. The memory parameters are given by the following: α m 11 ~ α K B 1
Figure DE102019107170A1_0041
and α m 21 ~ - α K B 1 α R S T 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2
Figure DE102019107170A1_0042

Daher ist es unter Verwendung von nur einer traditionellen IGE-Dither-Injektion möglich, die Zwischenstufen-Memory- und Kickback-Fehler in Verstärkern mit offener Schleife ungefähr zu entfernen. Falls der Selbst-Memory-Term vernachlässigbar ist, ist die Entfernung der Kickback-Fehler vollständig. Die Wahl der richtigen Implementierung hängt von den Annahmen und dem Verhalten in den analogen Schaltungen ab. Es gibt jedoch Beschränkungen bei diesem Verfahren, die es schwierig machen, die allgemeinsten Fälle zu bearbeiten.Therefore, using only one traditional IGE dither injection, it is possible to approximately remove the inter-stage memory and kickback errors in open-loop amplifiers. If the self-memory term is negligible, the removal of the kickback errors is complete. Choosing the right implementation depends on the assumptions and behavior in the analog circuits. However, there are limitations to this technique that make it difficult to handle the most common cases.

Bei manchen Ausführungsformen kann das Kalibrations-Dither-Signal („Kal-Dither-2“) in der Stufe-2 während der Abtastphase (ϕ1) mit dem Eingang verbunden sein, anstatt mit Masse verbunden zu sein. 47 stellt einen MDAC 4700 mit offener Schleife dar, der den MDAC 4300 mit offener Schleife von 43 modifiziert, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Der MDAC mit offener Schleife ist Teil der Stufe-2 und veranschaulicht die Injektion des Kalibrations-Dither-Signals, das in der Abtastphase (ϕ1) mit dem Eingang verbunden ist, anstatt mit Masse verbunden zu sein. Während der beispielhafte MDAC 4700 mit offener Schleife in der Stufe-2 verwendet wird, wird verstanden werden, dass dieselbe Dither-Injektionstechnik auch bei anderen Stufen angewendet werden kann. Ein Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4702 unterscheidet sich vom Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4306 von 43. Genauer gesagt, ist der Kondensator Cd2 im Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4702 während der Abtastphase ϕ1 mit dem Eingang Vin2 verbunden (anstatt mit Masse, wie in 43 gesehen). Diese Dither-Injektionstechnik ist gegenüber der in 43 veranschaulichten Technik bevorzugt, da sie ermöglichen kann, dass diese Kalibration den IGE, den KB und den IME effektiv in MDACs mit offener Schleife erfassen, sie die Rauschleistungsfähigkeit verbessert und die Beschränkungen des traditionellen Kalibrations-Dithers (in 43 gesehen) anspricht. Die IGE-Kalibration der Stufe-2 unter Verwendung dieses Kickback-Kalibrations-Dither-Signals Vd2 von 47 wird wie folgt unter Verwendung der folgenden LMS-Aktualisierungsgleichung durchgeführt: α 2 [ n + 1 ] = α 2 [ n ] + μ V d 2 [ n ] ( V o u t 2 [ n ] α 2 [ n ] V o u t 2 [ n ] )

Figure DE102019107170A1_0043
oder unter Verwendung: α 2 [ n + 1 ] = α 2 [ n ] + μ sgn ( V d 2 [ n ] ) sgn ( V o u t 2 [ n ] α 2 [ n ] V d 2 [ n ] )
Figure DE102019107170A1_0044
In some embodiments, the calibration dither signal ("Kal-Dither-2") in the stage 2 during the sampling phase (φ1) to be connected to the input instead of being connected to ground. 47 puts an MDAC 4,700 with an open loop representing the MDAC 4300 with open loop of 43 modified, according to some embodiments of the disclosure. The MDAC with open loop is part of the 2 and illustrates the injection of the calibration dither signal connected to the input in the sampling phase (φ1) instead of being connected to ground. During the exemplary MDAC 4,700 with open loop in the stage 2 is used, it will be understood that the same dither injection technique can be applied to other stages as well. A switched capacitor circuit 4702 differs from the switched capacitor circuit 4306 from 43 , More precisely, the capacitor is C d2 in the switched capacitor circuit 4702 during the sampling phase φ1 with the input V in2 connected (rather than with mass, as in 43 seen). This dither injection technique is opposite to that in FIG 43 as it may allow this calibration to effectively capture the IGE, KB, and IME in open-loop MDACs, improve noise performance, and reduce the limitations of traditional calibration dithering (in 43 seen). Level 2 IGE calibration using this Kickback Calibration Dither signal V d2 from 47 is performed as follows using the following LMS update equation: α 2 [ n + 1 ] = α 2 [ n ] + μ V d 2 [ n ] ( V O u t 2 [ n ] - α 2 [ n ] V O u t 2 [ n ] )
Figure DE102019107170A1_0043
or using: α 2 [ n + 1 ] = α 2 [ n ] + μ sgn ( V d 2 [ n ] ) sgn ( V O u t 2 [ n ] - α 2 [ n ] V d 2 [ n ] )
Figure DE102019107170A1_0044

Dies ähnelt dem, wie die IGE-Kalibration unter Verwendung eines IGE-Dithers durchgeführt wird, das in der Abtastphase mit Masse verbunden ist, wie in 43 gesehen.This is similar to how the IGE calibration is performed using an IGE dither connected to ground in the sampling phase, as in FIG 43 seen.

In diesem Fall des Kickback-Kalibrations-Dither-Signals Vd2 von 47 wird die Kickback-Spannung durch Folgendes gegeben: V K B _ O L 1 = α K B 1 ( V D A C 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + V d 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 α R S T 2 V D A C 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 + α R S T 2 V i n 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 α R S T 2 V d 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )

Figure DE102019107170A1_0045
In this case, the kickback calibration dither signal V d2 from 47 the kickback voltage is given by the following: V K B _ O L 1 = α K B 1 ( V D A C 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + V d 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 - α R S T 2 V D A C 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 + α R S T 2 V i n 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 - α R S T 2 V d 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0045

Daher ist die Stufe-1-Ausgangsspannung durch Folgendes gegeben: V o u t 1 [ n ] = V o u t 1 n o m e m [ n ] + α m 1 V o u t 1 [ n 1 ]                    + α K B 1 ( V D A C 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + V d 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2                    α R S T 2 V D A C 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2                    + α R S T 2 V o u t 1 [ n 1 ] C 2 + C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2                    α R S T 2 V d 2 [ n 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )

Figure DE102019107170A1_0046
Therefore, the stage 1 output voltage is given by: V O u t 1 [ n ] = V O u t 1 n O m e m [ n ] + α m 1 V O u t 1 [ n - 1 ] + α K B 1 ( V D A C 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + V d 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 - α R S T 2 V D A C 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C p 2 + α R S T 2 V O u t 1 [ n - 1 ] C 2 + C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 - α R S T 2 V d 2 [ n - 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0046

Wenn der Stufe-1-Ausgang mit dem Kalibrations-Dither-Signal Vd1 und dem Kalibrations-Dither-Signal Vd2 korreliert wird, z. B. wie in den Gleichungen (24) und (25) oder (26) und (27), (29a) und (30a) oder (29b) und (30b), ist der kalibrierte Ausgang: a l [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ] α m 11 V o u t 1 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0047
When the level 1 output is with the calibration dither signal V d1 and the calibration dither signal V d2 is correlated, z. For example, as in equations (24) and (25) or (26) and (27), (29a) and (30a) or (29b) and (30b), the calibrated output is: a l [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ] - α m 11 V O u t 1 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0047

Das heiß, das Kalibrations-Dither-Signal Vd2 wird verwendet, um die Kickback-Komponenten aus dem DAC2 (DAC in der Stufe-2) und das Kalibrations-Dither-Signal Vd2 zu entfernen, während das Kalibrations-Dither-Signal Vd1 verwendet wird, um die Memory-Komponenten des Ausgangs zu entfernen. In Gleichung (43) sind alle Parameter von αRST2 und der parasitären Kapazität Cp2 unabhängig. In diesem Fall sind die unter Verwendung der Gleichung (24) und (25) erhaltenen Konvergenzparameter durch Folgendes gegeben: α m 11 α m 1 + α K B 1 α R S T 2 C 2 + C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2

Figure DE102019107170A1_0048
und α m 21 α K B 1 C d 2 ( 1 C 2 + C d 2 α R S T 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0049
That's hot, the calibration dither signal V d2 is used to control the kickback components from the DAC2 (DAC in stage 2) and the calibration dither signal V d2 while removing the calibration dither signal V d1 is used to remove the memory components of the output. In equation (43), all parameters are from α RST2 and the parasitic capacity C p2 independently. In this case, the convergence parameters obtained using equations (24) and (25) are given by: α m 11 ~ α m 1 + α K B 1 α R S T 2 C 2 + C d 2 C 2 + C d 2 + C p 2
Figure DE102019107170A1_0048
and α m 21 ~ α K B 1 C d 2 ( 1 C 2 + C d 2 - α R S T 2 C 2 + C d 2 + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0049

Daher ist diese durch 47 veranschaulichte Dither-Injektionstechnik in der Lage, die genaue Entfernung aller Fehlerquellen, Dithers und Quantisierungsfehler infolge von IME, IGE und KB zu ermöglichen, während eine Verhältnismetrik-Korrektur gewährleistet wird, die von parasitären Kapazitäten unabhängig ist, ohne eine zusätzliche Komplexität im Vergleich zu MDACs mit geschlossener Schleife aufzuweisen. Die Technik nutzt nur zwei Korrelatoren (oder zwei Zähler, in Abhängigkeit von der Kalibrationstechnik).Therefore, this is through 47 The dither injection technique illustrated has the ability to allow the accurate removal of all error sources, dithers, and quantization errors due to IME, IGE, and KB while providing a ratio metric correction that is independent of parasitic capacitances without additional complexity compared to MDACs with closed loop. The technique uses only two correlators (or two counters, depending on the calibration technique).

Falls der Quantisierungsfehler und das Dither-Kickback von der Stufe-2 auf die Stufe-1 ignoriert werden kann, kann die Gleichung (42) zu Folgendem reduziert werden: V o u t 1 [ n ] V o u t 1 n o m e m [ n ] + α m 1 V o u t 1 [ n 1 ] + α K B 1 V o u t 1 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0050
If the quantization error and dither kickback from stage-2 to stage-1 can be ignored, equation (42) can be reduced to: V O u t 1 [ n ] ~ V O u t 1 n O m e m [ n ] + α m 1 V O u t 1 [ n - 1 ] + α K B 1 V O u t 1 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0050

In diesem Fall wird nur αm11 benötigt, um den IME- und Kickback-Fehler in der Stufe-1 zu korrigieren, und daher würde die Technik nur einen Korrelator nutzen.In this case will only α m11 needed to correct the IME and kickback errors in stage-1, and therefore the technique would use only one correlator.

Zusätzlich zu ihrer Wirksamkeit bei der Entfernung der Fehlerkomponenten weist diese Struktur einen Rauschvorteil auf. Da sowohl das Dither als auch die Eingangskapazitäten den Eingang abtasten, wird das eingangsbezogene Rauschen verbessert. Das Rauschen wird selbst dann verbessert, wenn die Gesamtabtastkapazität nicht erhöht wird. Um diese Rauschverbesserung vollständig auszunutzen, während eine Bereichsüberschreitung des Verstärkers vermieden wird, kann die Referenzspannung des DAC um denselben Faktor erhöht werden. [dies wird nicht beansprucht] Das heißt, falls der Gesamtabtastkondensator bei C festgehalten wird: v n K B 2 v n I G E 2 C + C p C + C p + C d

Figure DE102019107170A1_0051
In addition to its effectiveness in removing the error components, this structure has a noise advantage. Since both the dither and the input capacitances sense the input, the input-related noise is improved. The noise is improved even if the total sampling capacity is not increased. To fully exploit this noise enhancement while avoiding over-range of the amplifier, the DAC reference voltage can be increased by the same factor. [this is not claimed] That is, if the total sampling capacitor is held at C: v n K B 2 v n I G e 2 ~ C + C p C + C p + C d
Figure DE102019107170A1_0051

v n K B 2

Figure DE102019107170A1_0052
ist die Rauschleistung unter Verwendung des KB-Dither-Verfahrens in diesem Abschnitt, v n I G E 2
Figure DE102019107170A1_0053
ist die Rauschleistung unter Verwendung des in 43 gesehenen IGE-Dithers. Der Referenzwert muss um denselben Faktor heraufskaliert werden: V R e f _ K B V R e f _ I G E C + C d C
Figure DE102019107170A1_0054
v n K B 2
Figure DE102019107170A1_0052
is the noise performance using the KB dither method in this section, v n I G e 2
Figure DE102019107170A1_0053
is the noise power using the in 43 seen IGE dithers. The reference value must be scaled up by the same factor: V R e f _ K B V R e f _ I G e ~ C + C d C
Figure DE102019107170A1_0054

Erneut unter Bezugnahme auf 47 kann die Referenzspannung VRef um (C2+Cd2)/C2 heraufskaliert werden, um eine Bereichsüberschreitung des Verstärkers zu verhindern.Referring again to 47 can be the reference voltage V Ref to be scaled up (C 2 + C d 2) / C 2 in order to prevent an over range of the amplifier.

Trotz der Differenzen zwischen den MDACs mit offener und geschlossener Schleife benötigt das Entfernen der unterschiedlichen IGE-, IME- und KB-Komponenten keine zusätzliche Komplexität. In der Tat kann es für den Open-Loop Verstärker aufgrund der stattfindenden gemeinsamen Nutzung der Ladung einfacher sein. Dies ermöglicht, dass dasselbe Dither effektiv für IGE, IME und KB verwendet wird. Durch das Verwenden von Vd1 und Vd2 können alle Memory- und Kickback-Komponenten der Stufe-1 entfernt werden.Despite the differences between the open-loop and closed-loop MDACs, removing the different IGE, IME, and KB components does not require additional complexity. In fact, it may be easier for the open-loop amplifier because of the charge sharing that takes place. This allows the same dither to be used effectively for IGE, IME and KB. By using V d1 and V d2 All memory and kickback components of the 1 be removed.

48 veranschaulicht einen Schaltkreis 4800 mit sowohl Linearisierungs- als auch Kalibrations-Dither-Injektion, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Der Schaltkreis 4800 weist einen MDAC 4300 mit offener Schleife und einen Sub-ADC2 (Flash-ADC) 4802 auf. Als ein Beispiel befindet sich der Schaltkreis 4800 in der Stufe-2 (aber die Lehren sind auch bei anderen Stufen anwendbar). Der Schaltkreis 4800 weist ferner einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4804 zum Injizieren einer Ladung in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4302 basierend auf der Linearisierungs-Dither-Spannung Vd2_lg auf. Das Linearisierungs-Dither-Signal wird in einer Haltephase injiziert und die Kapazität Cd2_lg ist in der Abtastphase mit Masse verbunden. Des Weiteren kann das Linearisierungs-Dither-Signal Vd2_lg_flash durch einen Summierungsknoten 4806 in den analogen Eingang Vin2 injiziert werden. Vd2_lg_flash kann gleich Vd2_lg × Cd2_lg/C2 sein. Infolgedessen kann das Linearisierungs-Dither-Signal in sowohl den MDAC als auch den Flash-ADC injiziert werden. Wie in 48 gesehen, sind sowohl das Linearisierungs-Dither als auch das Kalibrations-Dither in der Abtastphase mit Masse verbunden, das Kickback ist durch Folgendes gegeben: V K B _ O L 1 = α K B 1 ( V D A C 2 α R S T 2 V D A C 2 C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 + α R S T 2 V i n 2 C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 α R S T 2 V d 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 α R S T 2 V d 2 _ l g C d 2 _ l g C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 )

Figure DE102019107170A1_0055
48 illustrates a circuit 4800 with both linearization and calibration dither injection, in accordance with some embodiments of the disclosure. The circuit 4800 has an MDAC 4300 with open loop and a sub ADC2 (flash ADC) 4802 on. As an example, the circuit is located 4800 in the stage 2 (but the teachings are also applicable to other levels). The circuit 4800 further includes a switched capacitor circuit 4804 for injecting a charge into the switched capacitor circuit 4302 based on the linearization dither voltage V d2_lg on. The linearization dither signal is injected in a hold phase and the capacitance C d2_lg is connected to ground in the sampling phase. Furthermore, the linearization dither signal V d2_lg_flash through a summing node 4806 in the analog input V in2 be injected. V d2_lg_flash can be equal to V d2_lg × C d2_lg / C 2 . As a result, the linearization dither signal can be injected into both the MDAC and the flash ADC become. As in 48 seen, both the linearization dither and the calibration dither are connected to ground in the sampling phase, the kickback is given by: V K B _ O L 1 = α K B 1 ( V D A C 2 - α R S T 2 V D A C 2 C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 + α R S T 2 V i n 2 C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 - α R S T 2 V d 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 - α R S T 2 V d 2 _ l G C d 2 _ l G C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0055

Daher ist der Ausgang der Stufe-1 durch Folgendes gegeben: V o u t 1 [ n ] = V o u t 1 n o m e m [ n ] + α K B 1 ( V D A C 2 [ n 1 ] α R S T 2 V D A C 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 + α R S T 2 V o u t 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 α R S T 2 V d 2 [ n 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 α R S T 2 V d 2 _ l g [ n 1 ] C d 2 _ l g C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 )

Figure DE102019107170A1_0056
Therefore, the output of stage-1 is given by: V O u t 1 [ n ] = V O u t 1 n O m e m [ n ] + α K B 1 ( V D A C 2 [ n - 1 ] - α R S T 2 V D A C 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 + α R S T 2 V O u t 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 - α R S T 2 V d 2 [ n - 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 - α R S T 2 V d 2 _ l G [ n - 1 ] C d 2 _ l G C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0056

Unter Verwendung der LMS-Aktualisierungsgleichungen, wie z. B. in den Gleichungen (24) bis (25) oder (26) bis (27) dargestellt, wird der kalibrierte Ausgang durch Folgendes gegeben: V o u t 1 c a l [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V o u t 1 [ n 1 ] α m 11 V o u t 1 [ n 1 ] α m 21 C d 2 _ l g C d 2 V d 2 _ l g [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0057
Using the LMS update equations, such as For example, in equations (24) through (25) or (26) through (27), the calibrated output is given by: V O u t 1 c a l [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V O u t 1 [ n - 1 ] α m 11 V O u t 1 [ n - 1 ] - α m 21 C d 2 _ l G C d 2 V d 2 _ l G [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0057

Daher ist es unter Verwendung des IGE-Dithers, das in der Abtastphase mit Masse verbunden ist, möglich, die Kickback- und Memory-Terme teilweise zu kalibrieren, aber ein Teil des Quantisierungsfehler-Kickback αKBIVout1q[n - 1] würde verbleiben.Therefore, using the IGE dither connected to ground in the sampling phase, it is possible to partially calibrate the kickback and memory terms, but a part of the quantization error kickback α KBI V out1q [n - 1] would remain.

Falls der Selbst-Memory-Termαm1, vernachlässigbar ist, kann die Korrelation unter Verwendung der Gleichungen (33) und (34) durchgeführt werden. Das heißt: α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n 1 ] ( V o u t 1 _ K B [ n ] α m 11 [ n ] V D A C 2 [ n 1 ] )

Figure DE102019107170A1_0058
und α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n 1 ] ( V o u t 1 [ n ] α m 21 [ n ] V d 2 [ n 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0059
If the self-memory term α m1 , is negligible, the correlation can be performed using equations (33) and (34). This means: α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n - 1 ] ( V O u t 1 _ K B [ n ] - α m 11 [ n ] V D A C 2 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0058
and α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n - 1 ] ( V O u t 1 [ n ] - α m 21 [ n ] V d 2 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0059

Die Korrektur kann unter Verwendung von Folgendem durchgeführt werden: V o u t 1 c a l [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V o u t 1 [ n 1 ] α m 21 C d 2 _ l g C d 2 V d 2 _ l g [ n 1 ] α m 11 V D A C 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0060
The correction can be performed using the following: V O u t 1 c a l [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ] + α m 21 C 2 C d 2 V O u t 1 [ n - 1 ] - α m 21 C d 2 _ l G C d 2 V d 2 _ l G [ n - 1 ] - α m 11 V D A C 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0060

Daher kann beim Nichtvorhandensein des Selbst-Memorys in der Stufe-1 das IGE-Dither, das in der Abtastphase in den Stufen 1 und 2 mit Masse verbunden ist, effektiv alle Fehler infolge von Kickback von der Stufe-2 auf die Stufe-1 entfernen.Therefore, in the absence of self-memory at the stage 1 the IGE dither, which is in the sampling phase in the stages 1 and 2 is connected to ground, effectively eliminating all errors due to kickback from the stage 2 to the level 1 remove.

49 veranschaulicht einen Schaltkreis 4900 mit sowohl Linearisierungs- als auch Kalibrations-Dither-Injektion, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Als ein Beispiel befindet sich der Schaltkreis 4900 in der Stufe-2 (aber die Lehren sind auch bei anderen Stufen anwendbar). Der Schaltkreis 4900 weist den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4702 zum Injizieren eines Kickback-Kalibrations-Dithers auf, wobei der Kondensator Cd2 im Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4702 während der Abtastphase ϕ1 mit dem Eingang Vin2 verbunden ist. Der Schaltkreis 4900 weist auch den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4804 zum Injizieren einer Ladung in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4302 basierend auf der Linearisierungs-Dither-Spannung Vd2_lg auf, wobei die Kapazität Cd2_lg in der Abtastphase ϕ1 mit Masse verbunden ist. Die MDAC-Referenz VRef kann um (C2+Cd2)/C2 heraufskaliert werden, um eine Bereichsüberschreitung des Verstärkers zu verhindern. 49 illustrates a circuit 4900 with both linearization and calibration dither injection, in accordance with some embodiments of the disclosure. As an example, the circuit is located 4900 in the stage 2 (but the teachings are also applicable to other levels). The circuit 4900 indicates the switched capacitor circuit 4702 for injecting a kickback calibration dither, wherein the capacitor C d2 in the switched capacitor circuit 4702 during the sampling phase φ1 with the input V in2 connected is. The circuit 4900 also has the switched capacitor circuit 4804 for injecting a charge into the switched capacitor circuit 4302 based on the linearization dither voltage V d2_lg on, with the capacity C d2_lg is connected to ground in the sampling phase φ1. The MDAC reference V Ref can be scaled up to (C 2 + C d 2) / C 2 in order to prevent an over range of the amplifier.

Falls ein Kickback-Kalibrations-Dither in Verbindung mit einem (großen) Linearisierungs-Dither verwendet wird, sodass das Kalibrations-Dither in der Abtastphase mit dem Eingang verbunden ist, während die große Dither-Kapazität Cd2_lg mit Masse verbunden ist, kann die Kickback-Spannung durch Folgendes gegeben sein: V K B _ O L _ R S T = α K B ( V D A C C C + C d + V d C d C + C d α R S T V D A C C C + C d + C d _ l g + C p + α R S T V i n C + C d C + C d + C d _ l g + C p α R S T V d C d C + C d + C d _ l g + C p α R S T V d _ l g C d _ l g C + C d + C d _ l g + C p )

Figure DE102019107170A1_0061
If a Kickback calibration dither is used in conjunction with a (large) linearization dither such that the calibration dither is connected to the input in the sampling phase while the large dither capacitance is C d2_lg connected to ground, the kickback voltage can be given by: V K B _ O L _ R S T = α K B ( V D A C C C + C d + V d C d C + C d - α R S T V D A C C C + C d + C d _ l G + C p + α R S T V i n C + C d C + C d + C d _ l G + C p - α R S T V d C d C + C d + C d _ l G + C p - α R S T V d _ l G C d _ l G C + C d + C d _ l G + C p )
Figure DE102019107170A1_0061

Der Ausgang der Stufe-1 infolge des Memory-Effekts dieses Kickbacks von der Stufe-2 ist durch Folgendes gegeben: 1 [ n ] = V o u t 1 n o m e m [ n ] + α K B 1 ( V D A C 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 α R S T 2 V D A C 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 + α R S T 2 V o u t 1 [ n 1 ] C 2 + C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 + V d 2 [ n 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 α R S T 2 V d 2 [ n 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 α R S T 2 V d 2 _ l g [ n 1 ] C d 2 _ l g C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 )

Figure DE102019107170A1_0062
The output of stage-1 due to the memory effect of this kickback from stage-2 is given by: 1 [ n ] = V O u t 1 n O m e m [ n ] + α K B 1 ( V D A C 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 - α R S T 2 V D A C 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 + α R S T 2 V O u t 1 [ n - 1 ] C 2 + C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 + V d 2 [ n - 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 - α R S T 2 V d 2 [ n - 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 - α R S T 2 V d 2 _ l G [ n - 1 ] C d 2 _ l G C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0062

Die Korrelatoren von z. B. den Gleichungen (24) und (25) oder (29a) und (30a) oder die Zähler in (26) und (27) oder (29b) und (30b) können verwendet werden, um die KB- und IME-Komponenten, wie zuvor beschrieben, zu entfernen: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n 1 ] V o u t 1 c a l [ n ]

Figure DE102019107170A1_0063
und α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n 1 ] V o u t 1 c a l [ n ]
Figure DE102019107170A1_0064
The correlators of z. Equations (24) and (25) or (29a) and (30a) or the counters in (26) and (27) or (29b) and (30b) can be used to construct the KB and IME components to remove as described above: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n - 1 ] V O u t 1 c a l [ n ]
Figure DE102019107170A1_0063
and α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n - 1 ] V O u t 1 c a l [ n ]
Figure DE102019107170A1_0064

Aus Gleichung (56) kann sich, falls das Zurücksetzen des Summierungsknotens nicht beendet ist, der große Dither-Koeffizient jedoch von dem des Kalibrations-Dithers unterscheiden. Daher wird bevorzugt, einen zusätzlichen Korrelator aufzuweisen, um ihn effektiv zu entfernen, bevor die Gleichungen (57) und (58) angewendet werden, sodass: α m 21 _ l g [ n + 1 ] = α m 21 _ l g [ n ] + μ V d 2 _ l g [ n 1 ] ( V o u t 1 [ n ] α m 21 _ l g [ n ] V d 2 _ l g [ n 1 ] )

Figure DE102019107170A1_0065
However, from Equation (56), if the resetting of the summing node is not completed, the large dither coefficient may differ from that of the calibration dither. Therefore, it is preferred to have an additional correlator to effectively remove it before applying Equations (57) and (58), such that: α m 21 _ l G [ n + 1 ] = α m 21 _ l G [ n ] + μ V d 2 _ l G [ n - 1 ] ( V O u t 1 [ n ] - α m 21 _ l G [ n ] V d 2 _ l G [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0065

Gleichung (59) korreliert das Linearisierungs-Dither und den Ausgang der Stufe-1, mit einer Schätzung des Linearisierungs-Dithers entfernt. Die Schätzung des Linearisierungs-Dithers ist eine Schätzung einer Menge an Kickback, das dem in der Stufe-1 injizierten Linearisierungs-Dither zugeschrieben wird. Die Memory-Parameter sind durch Folgendes gegeben: α m 21 α m 1 + α K B 1 α R S T 2 C 2 + C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2

Figure DE102019107170A1_0066
und α m 21 α K B 1 C d 2 ( 1 C 2 + C d 2 α R S T 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0067
und α m 21 _ l g α K B 1 α R S T 2 C d 2 _ l g C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2
Figure DE102019107170A1_0068
Equation (59) correlates the linearization dither and the output of stage-1, with an estimate of the linearization dither removed. The estimate of the linearization dither is an estimate of an amount of kickback attributed to the linearization dither injected in stage-1. The memory parameters are given by the following: α m 21 ~ α m 1 + α K B 1 α R S T 2 C 2 + C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2
Figure DE102019107170A1_0066
and α m 21 ~ α K B 1 C d 2 ( 1 C 2 + C d 2 - α R S T 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0067
and α m 21 _ l G ~ α K B 1 α R S T 2 C d 2 _ l G C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2
Figure DE102019107170A1_0068

Der korrigierte Ausgang ist durch Folgendes gegeben: [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ] α m 11 V o u t 1 [ n 1 ] α m 21 _ l g V d 2 _ l g [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0069
und V o u t _ K B [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ] α m 21 _ l g V d 2 _ l g [ n 1 ]
Figure DE102019107170A1_0070
The corrected output is given by: [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ] - α m 11 V O u t 1 [ n - 1 ] - α m 21 _ l G V d 2 _ l G [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0069
and V O u t _ K B [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ] - α m 21 _ l G V d 2 _ l G [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0070

Der kalibrierte Ausgang Vout1 cal kann dann in die Gleichungen (57) und (58) eingesetzt werden.The calibrated output V out1 cal can then be substituted into equations (57) and (58).

Daher können alle Memory- und Kickback-Komponenten effektiv entfernt werden. Die Kosten liegen in einem zusätzlichen Korrelator (oder Zähler). Die folgenden Abschnitte beschreiben ein Verfahren, das den zusätzlichen Zähler nicht erfordert.Therefore, all memory and kickback components can be effectively removed. The costs are in an additional correlator (or counter). The following sections describe a procedure that does not require the additional counter.

50 veranschaulicht einen Schaltkreis 5000 mit sowohl Linearisierungs- als auch Kalibrations-Dither-Injektion, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Als ein Beispiel befindet sich der Schaltkreis 5000 in der Stufe-2 (aber die Lehren sind auch bei anderen Stufen anwendbar). Der Schaltkreis 5000 weist den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4702 zum Injizieren eines Kickback-Kalibrations-Dithers auf, wobei der Kondensator Cd2 im Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4702 während der Abtastphase ϕ1 mit dem Eingang Vin2 verbunden ist. Der Schaltkreis 5000 weist auch den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 5002 zum Injizieren einer Ladung in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis 4302 basierend auf der Linearisierungs-Dither-Spannung Vd2_lg auf, wobei die Kapazität Cd2_lg während der Abtastphase ϕ1 mit dem Eingang Vin2 verbunden ist. 50 illustrates a circuit 5000 with both linearization and calibration dither injection, in accordance with some embodiments of the disclosure. As an example, the circuit is located 5000 in the stage 2 (but the teachings are also applicable to other levels). The circuit 5000 indicates the switched capacitor circuit 4702 for injecting a kickback calibration dither, where the capacitor C d2 in the switched capacitor circuit 4702 during the sampling phase φ1 with the input V in2 connected is. The circuit 5000 also has the switched capacitor circuit 5002 for injecting a charge into the switched capacitor circuit 4302 based on the linearization dither voltage V d2_lg on, with the capacity C d2_lg during the sampling phase φ1 with the input V in2 connected is.

Falls sowohl das (große) Linearisierungs-Dither als auch das Kalibrations-Dither während der Abtastphase mit dem Eingang verbunden sind, kann die Analyse für Kickback und Memory anders sein. Genauer gesagt, kann die Korrektur durchgeführt werden, ohne einen zusätzlichen Korrelator zu benötigen, wie zuvor besprochen. Für die Implementierung der in 50 gesehenen großen und Kalibrations-Dither-Injektion ist die Kickback-Spannung durch Folgendes gegeben: V K B _ O L 1 = α K B 1 ( V D A C 2 C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + V d 2 C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + V d 2 _ l g C d 2 _ l g C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g α R S T 2 V D A C 2 C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 α R S T 2 V d 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 α R S T 2 V d 2 _ l g C d 2 _ l g C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 + α R S T 2 V i n 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 )

Figure DE102019107170A1_0071
If both the (large) linearization dither and the calibration dither are connected to the input during the sampling phase, the analysis for Kickback and Memory may be different. More specifically, the correction can be performed without the need for an additional correlator, as previously discussed. For the implementation of in 50 The large and calibration dither injection seen is the kickback voltage given by the following: V K B _ O L 1 = α K B 1 ( V D A C 2 C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + V d 2 C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + V d 2 _ l G C d 2 _ l G C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G - α R S T 2 V D A C 2 C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 - α R S T 2 V d 2 C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 - α R S T 2 V d 2 _ l G C d 2 _ l G C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 + α R S T 2 V i n 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0071

Daher ist der Ausgang der Stufe-1 durch Folgendes gegeben: u t 1 [ n ] = V o u t 1 n o m e m [ n ] + α m 1 V o u t 1 [ n 1 ] + α K B 1 ( α R S T 2 V o u t 1 [ n 1 ] C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 + V D A C 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + V d 2 [ n 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + V d 2 _ l g [ n 1 ] C d 2 _ l g C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g α R S T 2 V D A C 2 [ n 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 α R S T 2 V d 2 [ n 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 + α R S T 2 V d 2 _ l g [ n 1 ] C d 2 _ l g C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 )

Figure DE102019107170A1_0072
Therefore, the output of stage-1 is given by: u t 1 [ n ] = V O u t 1 n O m e m [ n ] + α m 1 V O u t 1 [ n - 1 ] + α K B 1 ( α R S T 2 V O u t 1 [ n - 1 ] C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 + V D A C 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + V d 2 [ n - 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + V d 2 _ l G [ n - 1 ] C d 2 _ l G C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G - α R S T 2 V D A C 2 [ n - 1 ] C 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 - α R S T 2 V d 2 [ n - 1 ] C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 + α R S T 2 V d 2 _ l G [ n - 1 ] C d 2 _ l G C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0072

Die Korrelation wird dann ähnlich zu den Gleichungen (29a) und (30a) durchgeführt, sodass: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n 1 ] V o u t 1 c a l [ n ]

Figure DE102019107170A1_0073
und α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n 1 ] V o u t 1 c a l [ n ]
Figure DE102019107170A1_0074
The correlation is then performed similarly to equations (29a) and (30a), so that: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n - 1 ] V O u t 1 c a l [ n ]
Figure DE102019107170A1_0073
and α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n - 1 ] V O u t 1 c a l [ n ]
Figure DE102019107170A1_0074

Die Gleichungen (29b) und (30b) können auch wie folgt verwendet werden: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ sgn ( V d 2 [ n 1 ] ) sgn ( V o u t 1 c a l [ n ] )

Figure DE102019107170A1_0075
und α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ sgn ( V d 1 [ n 1 ] ) sgn ( V o u t 1 c a l [ n ] )
Figure DE102019107170A1_0076
Equations (29b) and (30b) can also be used as follows: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ sgn ( V d 2 [ n - 1 ] ) sgn ( V O u t 1 c a l [ n ] )
Figure DE102019107170A1_0075
and α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ sgn ( V d 1 [ n - 1 ] ) sgn ( V O u t 1 c a l [ n ] )
Figure DE102019107170A1_0076

Der Koeffizient αm21 wird zum Subtrahieren des großen Dithers mit der geeigneten kapazitiven Skalierung zusätzlich zu den KB-Komponenten subtrahiert, was Folgendes ergibt: V o u t 1 _ K B [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ] α m 21 C d 2 _ l g C d 2 V d 2 _ l g [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0077
und l [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 21 V d 2 [ n 1 ] α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n 1 ] α m 11 V o u t 1 [ n 1 ] α m 21 C d 2 _ l g C d 2 V d 2 _ l g [ n 1 ]
Figure DE102019107170A1_0078
The coefficient α m21 is subtracted to subtract the large dither with the appropriate capacitive scaling in addition to the KB components, giving the following: V O u t 1 _ K B [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ] - α m 21 C d 2 _ l G C d 2 V d 2 _ l G [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0077
and l [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 21 V d 2 [ n - 1 ] - α m 21 C 2 C d 2 V D A C 2 [ n - 1 ] - α m 11 V O u t 1 [ n - 1 ] - α m 21 C d 2 _ l G C d 2 V d 2 _ l G [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0078

Die Konvergenzparameter ähneln den Gleichungen (44) und (45): α m 11 α m 1 + α K B 1 α R S T 2 C 2 + C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2

Figure DE102019107170A1_0079
und α m 21 α K B 1 C d 2 ( 1 C 2 + C d 2 α R S T 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l g + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0080
The convergence parameters are similar to equations (44) and (45): α m 11 ~ α m 1 + α K B 1 α R S T 2 C 2 + C d 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2
Figure DE102019107170A1_0079
and α m 21 ~ α K B 1 C d 2 ( 1 C 2 + C d 2 - α R S T 2 C 2 + C d 2 + C d 2 _ l G + C p 2 )
Figure DE102019107170A1_0080

Zusätzlich zu ihrer Wirksamkeit bei der Entfernung der Fehlerkomponenten weist diese Struktur einen Rauschvorteil auf, wie zuvor besprochen. Da sowohl die Dithers als auch die Eingangskapazitäten den Eingang abtasten, wird das eingangsbezogene Rauschen verbessert. Das Rauschen wird selbst dann verbessert, wenn die Gesamtabtastkapazität nicht erhöht wird. Um diese Rauschverbesserung vollständig auszunutzen, während eine Bereichsüberschreitung des Verstärkers vermieden wird, kann die Referenzspannung des DAC um denselben Faktor erhöht werden. Das heißt, falls der gesamte Abtastkondensator bei C festgehalten wird: v n K B 2 v n I G E 2 C + C p C + C p + C d + C d _ l g

Figure DE102019107170A1_0081
In addition to its effectiveness in removing the error components, this structure has a noise advantage, as previously discussed. Since both the dithers and the input capacitances sample the input, the input-related noise is improved. The noise is improved even if the total sampling capacity is not increased. To fully exploit this noise enhancement while avoiding over-range of the amplifier, the DAC reference voltage can be increased by the same factor. That is, if the entire sampling capacitor is held at C: v n K B 2 v n I G e 2 ~ C + C p C + C p + C d + C d _ l G
Figure DE102019107170A1_0081

v n K B 2

Figure DE102019107170A1_0082
ist die Rauschleistung unter Verwendung des KB-Dithers (das während der Abtastphase mit dem Eingang verbunden ist), v n I G E 2
Figure DE102019107170A1_0083
ist die Rauschleistung unter Verwendung des IGE-Dithers (das während der Abtastphase mit Masse verbunden ist). Der Referenzwert muss um denselben Faktor heraufskaliert werden: V R e f _ K B V R e f _ I G E C + C d + C d _ l g C
Figure DE102019107170A1_0084
v n K B 2
Figure DE102019107170A1_0082
is the noise power using the KB dither (which is connected to the input during the sampling phase), v n I G e 2
Figure DE102019107170A1_0083
is the noise power using the IGE dither (which is grounded during the sampling phase). The reference value must be scaled up by the same factor: V R e f _ K B V R e f _ I G e ~ C + C d + C d _ l G C
Figure DE102019107170A1_0084

Erneut unter Bezugnahme auf 50 kann die MDAC-Referenz VRefF um (C2+Cd2+Cd2_lg)/C2 heraufskaliert werden, um eine Bereichsüberschreitung des Verstärkers zu verhindern. Referring again to 50 can be the MDAC reference V RefF scaled up (C 2 + C d2 + C d2_lg ) / C 2 to prevent the range from exceeding the amplifier.

Gemeinsame Nutzung eines VerstärkersSharing an amplifier

Ein Vorteil der hierin beschriebenen Verstärkerstrukturen mit offener Schleife besteht darin, dass eine gemeinsame Nutzung des Verstärkers zwischen mehreren Stufen und/oder Slices eines ADC vereinfacht wird.An advantage of the open-loop amplifier structures described herein is that sharing of the amplifier between multiple stages and / or slices of an ADC is simplified.

51 veranschaulicht eine gemeinsame Nutzung eines Verstärkers zwischen mehreren Stufen eines Pipeline-ADC, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Ein Schaltkreis 5100 weist zwei Stufen auf, Stufe-1 und Stufe-2, wobei beide Stufen denselben Verstärker 5102 mit offener Schleife verwenden. Die Stufe-1 soll ein analoges Eingangssignal des Pipeline-ADC empfangen und abtasten. Die Stufe-2 soll das in der Stufe-1 erzeugte verstärkte Restsignal empfangen und abtasten. Der Verstärker 5102 mit offener Schleife kann mit den hierin beschriebenen Verstärkern mit offener Schleife implementiert werden. Ähnlich zu anderen hierin beschriebenen MDAC-Schaltungen weist die Stufe-1 eine Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5104 zum Durchführen von Abtast- und DAC-Operationen auf und die Stufe-2 weist eine Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5106 zum Durchführen von Abtast- und DAC-Operationen auf. Die Stufe-1 soll eine Abtastung des analogen Eingangssignals (z. B. Vinp und Vinn ) durchführen und soll eine Digital-Analog-Umwandlung (basierend auf Ausgangsbits eines DAC in der Stufe-1) durchführen. Die Stufe-1 soll eine Abtastung des verstärkten Restsignals der Stufe-1 (z. B. Voutp1 und Voutn1 ) durchführen und soll eine Digital-Analog-Umwandlung (basierend auf Ausgangsbits eines DAC in der Stufe-2) durchführen. Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5104 erzeugt ein erstes Restsignal für die Stufe-1 an den Summierungsknoten 5120a und 5120b. Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5106 erzeugt ein zweites Restsignal für die Stufe-2 an den Summierungsknoten 5122a und 5122b. Der gemeinsam genutzte Verstärker 5102 mit offener Schleife verstärkt das in der Stufe-1 erzeugte erste Restsignal während eines ersten Zeitraums. Der Verstärker 5102 mit offener Schleife erzeugt ein erstes verstärktes Restsignal, d. h. Voutp1 und Voutn1 . Der gemeinsam genutzte Verstärker 5102 mit offener Schleife verstärkt das in der Stufe-2 erzeugte zweite Restsignal während eines zweiten/anderen Zeitraums. Der Verstärker 5102 mit offener Schleife erzeugt ein zweites verstärktes Restsignal, d. h. Voutp2 und Voutn2 . 51 FIG. 12 illustrates sharing of an amplifier between multiple stages of a pipeline ADC, in accordance with some embodiments of the disclosure. A circuit 5100 has two levels, Level 1 and level 2 where both stages are the same amplifier 5102 use with open loop. The stage- 1 is to receive and sample an analog input signal from the pipeline ADC. The stage- 2 should this be in the 1 receive and sample generated amplified residual signal. The amplifier 5102 Open loop may be implemented with the open loop amplifiers described herein. Similar to other MDAC circuits described herein, the stage 1 a switched capacitor circuit 5104 for performing sample and DAC operations on and the stage 2 has a switched capacitor circuit 5106 for performing sample and DAC operations. The stage- 1 is a sampling of the analog input signal (eg. V inp and V inn ) and is to perform a digital-to-analog conversion (based on output bits of a DAC in the 1 ) carry out. The stage- 1 should be a sample of the amplified residual signal of the stage 1 (eg V outp1 and V outn1 ) and is to perform a digital-to-analog conversion (based on output bits of a DAC in the 2 ) carry out. The switched capacitor circuit 5104 generates a first residual signal for the stage 1 to the summation node 5120A and 5120b , The switched capacitor circuit 5106 generates a second residual signal for the stage 2 to the summation node 5122a and 5122b , The shared amplifier 5102 with an open loop reinforces this in the stage 1 generated first residual signal during a first period. The amplifier 5102 open loop generates a first amplified residual signal, ie V outp1 and V outn1 , The shared amplifier 5102 with an open loop reinforces this in the stage 2 generated second residual signal during a second / other period. The amplifier 5102 open-loop generates a second amplified residual signal, ie V outp2 and V outn2 ,

Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5104 weist einen ersten Satz von Abtastkondensatoren auf, die in diesem Beispiel als (Ci -C1)×8 dargestellt sind. Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5106 weist einen zweiten Satz von Abtastkondensatoren auf, die als (Ci -C2)×8 dargestellt sind. Die Anzahl von Kondensatoren in jedem Satz kann von der Auflösung des ADC und DAC in den jeweiligen Stufen abhängen. Die oberen Platten des ersten Satzes von Abtastkondensatoren und des zweiten Satzes von Abtastkondensatoren sind selektiv mit einer positiven oder negativen Spannungsreferenz (z. B. -VRef/2 oder VRef/2 ) gekoppelt, wenn DAC-Operationen durchgeführt werden. Die unteren Platten des ersten Satzes von Abtastkondensatoren (Ci -C1)×8 sind miteinander verbunden und bilden die Summierungsknoten 5120a und 5120b. Die unteren Platten des zweiten Satzes von Abtastkondensatoren (Ci-C2)×8 sind miteinander verbunden und bilden die Summierungsknoten 5122a und 5122b.The switched capacitor circuit 5104 comprises a first set of sampling capacitors, which in this example is referred to as ( C i -C1) × 8 are shown. The switched capacitor circuit 5106 comprises a second set of sampling capacitors which are known as ( C i -C2) × 8 are shown. The number of capacitors in each set may depend on the resolution of the ADC and DAC in the respective stages. The upper plates of the first set of sampling capacitors and the second set of sampling capacitors are selectively connected to a positive or negative voltage reference (e.g. V Ref / 2 or V Ref / 2 ) when DAC operations are performed. The lower plates of the first set of sampling capacitors ( C i -C1) × 8 are connected to each other and form the summation nodes 5120A and 5120b , The lower plates of the second set of sampling capacitors (C i -C 2) x 8 are connected together and form the summing nodes 5122a and 5122b ,

Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5104 für die Stufe-1 weist Eingangsschalter 5130a und 5130b auf, die mit ϕ1 (oder ϕ1 btst, falls sich die Schalter in einer Bootstrap-Beziehung befinden) assoziiert sind. Wenn sie geschlossen sind, verbinden die Eingangsschalter 5130a und 5130b die oberen Platten der Abtastkondensatoren (Ci-C1)×8 mit den Eingängen Vinp und Vinn . Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5104 für die Stufe-1 weist Abtastschalter 5124a und 5124b auf, die mit ϕ1a assoziiert sind. Wenn sie geschlossen sind, verbinden die Abtastschalter 5124a und 5124b die unteren Platten der Abtastkondensatoren (Ci -C1)×8 mit einer Gleichtaktspannung Vcm . Die Abtastschalter 5124a und 5124b werden vorgerückt, was bedeutet, dass die Abtastschalter 5124a und 5124b geöffnet werden, bevor die Eingangsschalter 5130a und 5130b geöffnet werden (um z. B. eine Abtastung der unteren Platte durchzuführen). Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5104 weist auch einen Gleichtaktschalter 5180 auf, der mit ϕ1a assoziiert ist. Wenn er geschlossen ist, verbindet der Gleichtaktschalter 5180 die Summierungsknoten 5120a und 5120b miteinander. Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5104 weist Schalter 5110a und 5110b auf, die mit ϕs1 assoziiert sind. Die Schalter 5110a und 5110b können als Auswahlschalter dienen, die steuern, ob der Verstärker 5102 mit offener Schleife das Restsignal an den Summierungsknoten 5120a und 5120b verstärkt. Wenn sie geschlossen sind, verbinden die Schalter 5110a und 5110b die Summierungsknoten 5120a und 5120b mit nicht invertierenden bzw. invertierenden Eingängen des Verstärkers 5120 mit offener Schleife.The switched capacitor circuit 5104 for the level 1 has input switch 5130a and 5130B which are associated with φ1 (or φ1 if the switches are in a bootstrap relationship). When they are closed, the input switches connect 5130a and 5130B the upper plates of the sampling capacitors (C i -C1) × 8 with the inputs V inp and V inn , The switched capacitor circuit 5104 for the level 1 has sampling switch 5124a and 5124b which are associated with φ1a. When closed, the sampling switches connect 5124a and 5124b the lower plates of the sampling capacitors ( C i -C1) × 8 with a common mode voltage V cm , The sampling switches 5124a and 5124b are advanced, which means that the sampling switch 5124a and 5124b be opened before the input switch 5130a and 5130B (for example, to do a scan of the lower plate). The switched capacitor circuit 5104 also has a common mode switch 5180 which is associated with φ1a. When closed, the common mode switch connects 5180 the summation nodes 5120A and 5120b together. The switched capacitor circuit 5104 has switch 5110a and 5110B which are associated with φs1. The switches 5110a and 5110B can serve as selector switches that control whether the amplifier 5102 with open loop, the remainder signal to the summing node 5120A and 5120b strengthened. When they are closed, the switches connect 5110a and 5110B the summation nodes 5120A and 5120b with non-inverting or inverting inputs of the amplifier 5120 with open loop.

Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5106 für die Stufe-2 weist Eingangsschalter 5140a und 5140b auf, die mit ϕ2 (oder ϕ2btst, falls sich die Schalter in einer Bootstrap-Beziehung befinden) assoziiert sind. Wenn sie geschlossen sind, verbinden die Eingangsschalter 5140a und 5140b die oberen Platten der Abtastkondensatoren (Ci -C2)×8 mit den Verstärkerausgängen, um Voutp1 und Voutn1 zu empfangen. Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5106 für die Stufe-2 weist Abtastschalter 5126a und 5126b auf, die mit ϕ2a assoziiert sind. Wenn sie geschlossen sind, verbinden die Abtastschalter 5126a und 5126b die unteren Platten der Abtastkondensatoren (Ci -C2)×8 mit einer Gleichtaktspannung Vcm . Die Abtastschalter 5126a und 5126b werden vorgerückt, was bedeutet, dass die Abtastschalter 5126a und 5126b geöffnet werden, bevor die Eingangsschalter 5140a und 5140b geöffnet werden (um z. B. eine Abtastung der unteren Platte durchzuführen). Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5106 weist auch einen Gleichtaktschalter 5190 auf, der mit ϕ2a assoziiert ist. Wenn er geschlossen ist, verbindet der Gleichtaktschalter 5190 die Summierungsknoten 5122a und 5122b miteinander. Die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5106 weist Schalter 5112a und 5112b auf, die mit ϕs2 assoziiert sind. Die Schalter 5112a und 5112b können als Auswahlschalter dienen, die steuern, ob der Verstärker 5102 mit offener Schleife das Restsignal an den Summierungsknoten 5122a und 5122b verstärkt. Wenn sie geschlossen sind, verbinden die Schalter 5112a und 5112b die Summierungsknoten 5122a und 5122b mit nicht invertierenden bzw. invertierenden Eingängen des Verstärkers 5120 mit offener Schleife.The switched capacitor circuit 5106 for the level 2 has input switch 5140A and 5140b which is associated with φ2 (or φ2btst if the switches are in a bootstrap relationship). When they are closed, the input switches connect 5140A and 5140b the upper plates of the Sampling capacitors ( C i -C2) × 8 with the amplifier outputs V outp1 and V outn1 to recieve. The switched capacitor circuit 5106 for the level 2 has sampling switch 5126 and 5126b which are associated with φ2a. When closed, the sampling switches connect 5126 and 5126b the lower plates of the sampling capacitors ( C i -C2) × 8 with a common mode voltage V cm , The sampling switches 5126 and 5126b are advanced, which means that the sampling switch 5126 and 5126b be opened before the input switch 5140A and 5140b (for example, to do a scan of the lower plate). The switched capacitor circuit 5106 also has a common mode switch 5190 which is associated with φ2a. When closed, the common mode switch connects 5190 the summation nodes 5122a and 5122b together. The switched capacitor circuit 5106 has switch 5112a and 5112b on, which are associated with φs2. The switches 5112a and 5112b can serve as selector switches that control whether the amplifier 5102 with open loop, the remainder signal to the summing node 5122a and 5122b strengthened. When they are closed, the switches connect 5112a and 5112b the summation nodes 5122a and 5122b with non-inverting or inverting inputs of the amplifier 5120 with open loop.

Die MDAC-Schaltungen in der 51 lassen zur Vereinfachung gewisse Schaltungseinzelheiten aus. Ein Fachmann kann verstehen, dass die MDAC-Schaltungen basierend auf den hierin beschriebenen MDAC-Schaltungen mit offener Schleife implementiert werden können (z. B. einschließlich verschiedener Dither-Injektionstechniken).The MDAC circuits in the 51 omit certain circuit details for simplicity. One skilled in the art can understand that the MDAC circuits may be implemented based on the MDAC open-loop circuits described herein (eg, including various dither injection techniques).

Um denselben Verstärker 5102 mit offener Schleife gemeinsam zu nutzen, werden die Ausgänge (d. h. der Rest) von der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5104 der Stufe-1 dem Verstärker 5102 mit offener Schleife während eines ersten Zeitraums gemäß ϕs1 als Eingänge bereitgestellt. Die Ausgänge (d. h. der Rest) von der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5106 der Stufe-2 werden dem Verstärker 5102 mit offener Schleife als Eingänge bereitgestellt, um den Verstärker 5102 mit offener Schleife während eines zweiten/anderen Zeitraums gemäß ϕs2 wiederzuverwenden.To the same amplifier 5102 With open loop sharing, the outputs (ie the remainder) of the switched capacitor circuit 5104 the level 1 the amplifier 5102 with open loop during a first period according to φs1 provided as inputs. The outputs (ie the remainder) from the switched capacitor circuit 5106 the level 2 be the amplifier 5102 with open loop as inputs provided to the amplifier 5102 with open loop for a second / other period according to φs2.

Schalter, die durch Phasen ϕs1 gesteuert werden (der Schalter 5110a und der Schalter 5110b am Ausgang der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5104 der Stufe-1, die den Ausgang mit dem Eingang des Verstärkers 5102 mit offener Schleife verbinden), und Schalter, die durch Phasen ϕs2 gesteuert werden (der Schalter 5112a und der Schalter 5112b am Ausgang der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5106 der Stufe-2), verwalten das gemeinsame Nutzen des Verstärkers 5102 mit offener Schleife durch Koppeln des zweckmäßigen Signals mit den Eingängen des Verstärkers 5102 mit offener Schleife.Switches controlled by phases φs1 (the switch 5110a and the switch 5110B at the output of the switched capacitor circuit 5104 the level 1 connecting the output to the input of the amplifier 5102 connect with open loop), and switches which are controlled by phases φs2 (the switch 5112a and the switch 5112b at the output of the switched capacitor circuit 5106 the level 2 ), manage the mutual benefit of the amplifier 5102 with open loop by coupling the appropriate signal to the inputs of the amplifier 5102 with open loop.

Während des ersten Zeitraums verstärkt der gemeinsam genutzte Verstärker 5102 mit offener Schleife das Restsignal an den Summierungsknoten 5120a und 5120b. Der verstärkte Ausgang (d. h. das verstärkte Restsignal der Stufe-1) am Ausgang des Verstärkers 5102 mit offener Schleife (Voutn1 ) wird der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5106 der Stufe-2 als Eingänge bereitgestellt. Die Schalter 5110a und 5110b werden geschlossen, um die Summierungsknoten 5120a und 5120b mit Eingängen des Verstärkers 5102 mit offener Schleife zu koppeln. Die Schalter 5112a und 5112b werden geöffnet, um die Summierungsknoten 5122a und 5122b von Eingängen des Verstärkers 5102 mit offener Schleife zu entkoppeln.During the first period, the shared amplifier amplifies 5102 with open loop, the remainder signal to the summing node 5120A and 5120b , The amplified output (ie the amplified residual signal of the 1 ) at the output of the amplifier 5102 with open loop ( V outn1 ) becomes the switched capacitor circuit 5106 the level 2 provided as inputs. The switches 5110a and 5110B are closed to the summation nodes 5120A and 5120b with inputs of the amplifier 5102 to pair with an open loop. The switches 5112a and 5112b are opened to the summation node 5122a and 5122b from inputs of the amplifier 5102 decouple with open loop.

Während des zweiten Zeitraums verstärkt der gemeinsam genutzte Verstärker 5102 mit offener Schleife das Restsignal an den Summierungsknoten 5122a und 5122b. Der verstärkte Ausgang (d. h. das verstärkte Restsignal der Stufe-2) am Ausgang des Verstärkers 5102 mit offener Schleife (Voutn2 ) wird der Stufe-3 des Pipeline-ADC als Eingänge bereitgestellt. Die Schalter 5112a und 5112b werden geschlossen, um die Summierungsknoten 5122a und 5122b mit Eingängen des Verstärkers 5102 mit offener Schleife zu koppeln. Die Schalter 5110a und 5110b werden geöffnet, um die Summierungsknoten 5120a und 5120b von Eingängen des Verstärkers 5102 mit offener Schleife zu entkoppeln.During the second period, the shared amplifier amplifies 5102 with open loop, the remainder signal to the summing node 5122a and 5122b , The amplified output (ie the amplified residual signal of the 2 ) at the output of the amplifier 5102 with open loop ( V outn2 ) the level 3 provided by the pipeline ADC as inputs. The switches 5112a and 5112b are closed to the summation nodes 5122a and 5122b with inputs of the amplifier 5102 to pair with an open loop. The switches 5110a and 5110B are opened to the summation node 5120A and 5120b from inputs of the amplifier 5102 decouple with open loop.

52 stellt ein Timing-Diagramm 5200 für den Schaltkreis 5100 von 51 dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Um dabei zu helfen, den Summierungsknoten zurückzusetzen, wird absichtlich veranlasst, dass die Takte, die das Schalten des Verstärkers steuern, ϕs1 und ϕs2, die Abtasttakte ϕ1a bzw. ϕ2a überlappen. 52 provides a timing diagram 5200 for the circuit 5100 from 51 According to some embodiments of the disclosure. In order to help reset the summing node, the clocks controlling the switching of the amplifier are purposely caused to overlap φs1 and φs2, the sample clocks φ1a and φ2a, respectively.

ϕs1 überlappt ϕ1a, wie durch einen Kreis 5202 und einen Kreis 5204 angegeben. Während die Schalter 5110a und 5110b geschlossen sind, gehen die Abtastschalter 5124a und 5124b von geöffnet zu geschlossen über. Darüber hinaus geht, während die Schalter 5110a und 5110b geschlossen sind, der Gleichtaktschalter 5180 von geöffnet zu geschlossen über. Dies hilft dabei, dass die Eingangsknoten des Verstärkers 5102 mit offener Schleife zu der Gleichtaktspannung zurückgesetzt werden, bevor der Verstärker 5102 mit offener Schleife verwendet wird, um eine Verstärkung des Restsignals von der Stufe-2 durchzuführen (bevor ϕs2 von Low zu High übergeht und die Schalter 5112a und 5112b schließt).φs1 overlaps φ1a as if by a circle 5202 and a circle 5204 specified. While the switches 5110a and 5110B are closed, go the sampling switch 5124a and 5124b from open to closed over. In addition, while the switch goes 5110a and 5110B are closed, the common mode switch 5180 from open to closed over. This helps keep the input node of the amplifier 5102 with the loop open, reset to the common mode voltage before the amplifier 5102 with open Loop is used to amplify the residual signal from the 2 (before φs2 goes from low to high and the switches 5112a and 5112b closes).

ϕs2 überlappt ϕ2a, wie durch einen Kreis 5206 und einen Kreis 5208 angegeben. Während die Schalter 5112a und 5112b geschlossen sind, gehen die Abtastschalter 5126a und 5126b von geöffnet zu geschlossen über. Darüber hinaus geht, während die Schalter 5112a und 5112b geschlossen sind, der Gleichtaktschalter 5190 von geöffnet zu geschlossen über. Dies hilft dabei, dass die Eingangsknoten des Verstärkers 5102 mit offener Schleife zu der Gleichtaktspannung zurückgesetzt werden, bevor der Verstärker 5102 mit offener Schleife verwendet wird, um eine Verstärkung des Restsignals von der Stufe-1 durchzuführen (bevor ϕs1 von Low zu High übergeht und die Schalter 5110a und 5110b schließt).φs2 overlaps φ2a as if by a circle 5206 and a circle 5208 specified. While the switches 5112a and 5112b are closed, go the sampling switch 5126 and 5126b from open to closed over. In addition, while the switch goes 5112a and 5112b are closed, the common mode switch 5190 from open to closed over. This helps keep the input node of the amplifier 5102 with the loop open, reset to the common mode voltage before the amplifier 5102 is used with an open loop to amplify the residual signal from the 1 (before φs1 goes from low to high and the switches 5110a and 5110B closes).

ϕ1 und ϕ2 können etwas weiter verzögert werden, damit sie ϕ1a bzw. ϕ2a überlappen. Dies kann die Summierungsknotenkapazität zurücksetzen/entladen und ihren Effekt am Kickback entfernen.φ1 and φ2 can be delayed slightly further so that they overlap φ1a and φ2a, respectively. This can reset / unload summing node capacity and remove its effect on kickback.

ϕ1 überlappt ϕ1a, wie durch einen Kreis 5210 und einen Kreis 5202 angegeben. Nachdem die mit ϕ1a assoziierten Schalter (z. B. die Abtastschalter 5124a und 5124b und der Gleichtaktschalter 5180) geschlossen werden, um die Summierungsknoten 5120a und 5120b zu einer Gleichtaktspannung zurückzusetzen, werden die mit ϕ1 assoziierten Eingangsschalter 5130a und 5130b geschlossen. Dies hilft dabei, zu verhindern, dass Kickback die Abtastkondensatoren (Ci -C1)×8 und die Eingangsknoten Vinp und Vinn wesentlich beeinträchtigt, indem veranlasst wird, dass eine jegliche Kapazität an den Summierungsknoten 5120a und 5120b zurückgesetzt oder entladen wird, bevor die Abtastkondensatoren (Ci -C1)×8 mit den Eingangsknoten Vinp und Vinn verbunden werden.φ1 overlaps φ1a as if by a circle 5210 and a circle 5202 specified. After the switches associated with φ1a (eg, the sampling switches 5124a and 5124b and the common mode switch 5180 ) are closed to the summation nodes 5120A and 5120b to reset to a common mode voltage, the input switches associated with φ1 become 5130a and 5130B closed. This helps to prevent kickback from sampling capacitors ( C i -C1) × 8 and the input nodes V inp and V inn significantly affected by causing any capacity at the summing node 5120A and 5120b is reset or discharged before the sampling capacitors ( C i -C1) × 8 with the input nodes V inp and V inn get connected.

ϕ2 überlappt ϕ2a, wie durch einen Kreis 5212 und einen Kreis 5206 angegeben. Nachdem die mit ϕ2a assoziierten Schalter (z. B. die Abtastschalter 5126a und 5126b und der Schalter 5190) geschlossen werden, um die Summierungsknoten 5122a und 5122b zu einer Gleichtaktspannung zurückzusetzen, werden die mit ϕ2 assoziierten Eingangsschalter 5140a und 5140b geschlossen. Dies hilft dabei, zu verhindern, dass Kickback die Abtastkondensatoren (Ci-C2)×8 und die Eingangsknoten (als Voutp1,2 und Voutn1,2 bezeichnet) wesentlich beeinträchtigt, indem veranlasst wird, dass eine jegliche Kapazität an den Summierungsknoten 5122a und 5122b zurückgesetzt oder entladen wird, bevor die Abtastkondensatoren (Ci-C2)×8 mit den Eingangsknoten (als Voutp1,2 und Voutn1,2 bezeichnet) verbunden werden.φ2 overlaps φ2a as if by a circle 5212 and a circle 5206 specified. After the switches associated with φ2a (eg, the sampling switches 5126 and 5126b and the switch 5190 ) are closed to the summation nodes 5122a and 5122b to reset to a common mode voltage, the input switches associated with φ2 become 5140A and 5140b closed. This helps to prevent kickback the sampling capacitors (C i -C 2) x 8 and the input nodes (as V outp1,2 and V outn1,2 designated) by causing any capacity at the summing node 5122a and 5122b is reset or discharged before the sampling capacitors (C i -C 2) × 8 with the input nodes (as V outp1,2 and V outn1,2 to be connected).

Unter Verwendung der zuvor beschriebenen IME- und KB-Kalibrationen kann ein Zurücksetzen des Ausgangs des Verstärkers zwischen Phasen eliminiert werden. Ein Kalibrations-Dither kann in die Stufe-1 injiziert werden und ein zusätzliches Kalibrations-Dither kann in die Stufe-2 injiziert werden. Die Dithers können verwendet werden, um Kickback- und Memory-Fehler, die die erste Stufe und die zweite Stufe beeinträchtigen, zu extrahieren. In manchen Fällen kann ein Linearisierungs-Dither in die Stufe-2 (in sowohl den MDAC als auch den Sub-ADC) injiziert werden. Dies reduziert die Taktgebungsleistung, die ein Nachteil der gemeinsamen Nutzung von Verstärkern gewesen ist. Der Effekt des Memory-Fehlers, falls der Verstärker gemeinsam genutzt wird, kann durch Folgendes gegeben sein: V o u t 1 [ n ] = V o u t 1 n o m e m [ n ] + α K B 1 ( V o u t 1 [ n 1 ] α q 2 V o u t q 1 [ n 1 ] + α d 2 V d 2 [ n 1 ] ) α 21 V o u t 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0085
Using the IME and KB calibrations described above, resetting the output of the amplifier between phases can be eliminated. A calibration dither may be injected into stage-1 and an additional calibration dither may be injected into stage-2. The dithers can be used to extract kickback and memory errors affecting the first stage and the second stage. In some cases, a linearization dither may be injected into stage-2 (in both the MDAC and the sub-ADC). This reduces the timing performance that has been a disadvantage of sharing amplifiers. The effect of the memory error, if the amplifier is shared, can be given by: V O u t 1 [ n ] = V O u t 1 n O m e m [ n ] + α K B 1 ( V O u t 1 [ n - 1 ] - α q 2 V O u t q 1 [ n - 1 ] + α d 2 V d 2 [ n - 1 ] ) - α 21 V O u t 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0085

Gleichermaßen kann der Ausgang der Stufe-2 eine Memory-Komponente infolge des Kickbacks von der Stufe-3 plus eine andere Komponente infolge der gemeinsamen Nutzung des Verstärkers zwischen der Stufe-1 und der Stufe-2 aufweisen. Dies wird wie folgt repräsentiert: V o u t 2 [ n ] = V o u t 2 n o m e m [ n ] + α K B 2 ( V o u t 2 [ n 1 ] α q 3 V o u t q 2 [ n 1 ] + α d 3 V d 3 [ n 1 ] ) + α 12 V o u t 1 [ n ]

Figure DE102019107170A1_0086
Likewise, the output of stage-2 may have a memory component due to the kickback from stage-3 plus another component due to the sharing of the amplifier between stage-1 and stage-2. This is represented as follows: V O u t 2 [ n ] = V O u t 2 n O m e m [ n ] + α K B 2 ( V O u t 2 [ n - 1 ] - α q 3 V O u t q 2 [ n - 1 ] + α d 3 V d 3 [ n - 1 ] ) + α 12 V O u t 1 [ n ]
Figure DE102019107170A1_0086

Diese Gleichungen beschreiben das ungefähre Verhalten der Kickback- und Memory-Terme infolge von Kickback und gemeinsamer Nutzung des Verstärkers. Unter Verwendung von IME- und KB-Kalibrationen, wie vorstehend beschrieben, können diese Terme eliminiert werden. Da der „Memory“-Effekt der Stufe-1 an der Stufe-2 aufgrund der gegenwärtigen Stufe-1-Abtastung vorhanden ist, kommt Vout1[n] in Gleichung (78) anstelle von Vout1[n-1] vor. Daher erscheint der Effekt der gemeinsamen Nutzung des Verstärkers von der Stufe-1 an der Stufe-2 als ein Verstärkungsfehlerterm, der durch die IGE-Kalibration der Stufe-1 erfasst werden kann.These equations describe the approximate behavior of the kickback and memory terms due to kickback and sharing of the amplifier. Using IME and KB calibrations as described above, these terms can be eliminated. Since the "Memory" effect of level-1 on Stage-2 is present due to the current Stage 1 scan V out1 [n] in equation (78) instead of V out1 [n-1] in front. Therefore, the effect of sharing the amplifier from stage-1 at stage-2 appears as a gain error term that can be detected by stage I-1 IGE calibration.

Um die Memory- und Kickback-Terme in (77) und (78) mit einer gemeinsamen Nutzung des Verstärkers zu entfernen, werden nur zwei Korrelatoren benötigt, die dieselben Korrelatoren sein können, die durch die Gleichungen (24) und (25) gegeben sind. Das heißt: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n 1 ] ( V o u t 1 _ K B [ n ] α m 21 [ n ] V o u t 2 [ n 1 ] )

Figure DE102019107170A1_0087
und α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n 1 ] ( V o u t 1 [ n ] α m 11 [ n ] V D A C 2 [ n 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0088
To remove the memory and kickback terms in (77) and (78) with amplifier sharing, only two correlators are needed, which may be the same correlators given by equations (24) and (25) , This means: α m 21 [ n + 1 ] = α m 21 [ n ] + μ V d 2 [ n - 1 ] ( V O u t 1 _ K B [ n ] - α m 21 [ n ] V O u t 2 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0087
and α m 11 [ n + 1 ] = α m 11 [ n ] + μ V d 1 [ n - 1 ] ( V O u t 1 [ n ] - α m 11 [ n ] V D A C 2 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0088

Der Term αm11 , der verwendet wird, um den „Selbst-Memory“ der Stufe-1 zu beschreiben, beschreibt jetzt den Kickback-Memory-Term in der Stufe-1, der von der Stufe-2 ausgegeben wird. Ein jeglicher verbleibender Memory am Ausgang der Stufe-1 kann aufgrund des Memorys von Vout2 vorhanden sein und kann durch αm21 , entfernt werden, da der Rest des Memorys, der aufgrund von Kickback vorhanden ist, effektiv durch αm11 entfernt worden ist.The term α m11 which is used to describe level 1 "self-memory" now describes the kickback memory term in level-1 output from level-2. Any remaining memory at the output of level-1 may be due to the memory of V out2 be present and can through α m21 , because the remainder of the memory that exists due to kickback is effectively removed α m11 has been removed.

Falls IGE-Dither verwendet wird (das während der Abtastphase mit Masse verbunden ist), kann der korrigierte Stufe-1-Ausgang durch Folgendes gegeben sein: V o u t 1 c a l [ n ] = V o u t 1 [ n ] α m 11 V D A C 2 [ n ] α m 21 V o u t 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0089
If IGE dither is used (which is connected to ground during the sampling phase), the corrected level 1 output can be given by: V O u t 1 c a l [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 11 V D A C 2 [ n ] - α m 21 V O u t 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0089

Falls KB-Dither verwendet wird (das während der Abtastphase mit dem Eingang verbunden ist), kann der korrigierte Stufe-1-Ausgang durch Folgendes gegeben sein: V o u t 1 c a l [ n ]                  = V o u t 1 [ n ] α m 11 V D A C 2 [ n ] α m 11 C d 2 C 2 V d 2 [ n 1 ]                  α m 21 V o u t 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0090
If KB Dither is used (which is connected to the input during the sampling phase), the corrected Level 1 output can be given by: V O u t 1 c a l [ n ] = V O u t 1 [ n ] - α m 11 V D A C 2 [ n ] - α m 11 C d 2 C 2 V d 2 [ n - 1 ] - α m 21 V O u t 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0090

Falls die Quantisierungs- und Dither-Komponenten vernachlässigbar sind, können die Gleichungen (77) und (78) zu Folgendem reduziert werden: V o u t 1 [ n ] V o u t 1 n o m e n [ n ] + α K B 1 V o u t 1 [ n 1 ] + α 21 V o u t 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0091
und V o u t 2 [ n ] V o u t 2 n o m e n [ n ] + α K B 2 V o u t 2 [ n 1 ] + α 12 V o u t 1 [ n ]
Figure DE102019107170A1_0092
If the quantization and dither components are negligible, equations (77) and (78) can be reduced to: V O u t 1 [ n ] ~ V O u t 1 n O m e n [ n ] + α K B 1 V O u t 1 [ n - 1 ] + α 21 V O u t 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0091
and V O u t 2 [ n ] ~ V O u t 2 n O m e n [ n ] + α K B 2 V O u t 2 [ n - 1 ] + α 12 V O u t 1 [ n ]
Figure DE102019107170A1_0092

Daher ist es möglich, einen jeglichen Memory-, Kickback- oder Verstärkungsfehler in der MDAC-Struktur mit offener Schleife ohne irgendeine zusätzliche Komplexität zu entfernen. In der Tat kann die Komplexität im Vergleich zu Verstärkern mit geschlossener Schleife geringer sein. Zusätzlich dazu können jegliche Memory-Fehler aufgrund einer gemeinsamen Nutzung von Verstärkern auch ohne zusätzliche Komplexität kalibriert werden.Therefore, it is possible to remove any memory, kickback, or gain errors in the MDAC open-loop structure without any additional complexity. In fact, the complexity may be lower compared to closed loop amplifiers. In addition, any memory errors due to shared use of amplifiers can be calibrated without additional complexity.

Bei manchen Ausführungsformen kann eine gemeinsame Nutzung von Verstärkern zwischen unterschiedlichen Slices eines zeitverschachtelten ADC stattfinden. Unterschiedliche Slices eines zeitverschachtelten ADC tasten den analogen Eingang nacheinander ab, um die Gesamtabtastrate des ADC zu erhöhen. 53 veranschaulicht einen Verstärker, der unterschiedliche MDACs mit offener Schleife eines zeitverschachtelten ADC gemeinsam nutzt, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Ein Schaltkreis 5300 weist eine Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5304 in einer Stufe-1 von einem ersten Slice/ADC eines zeitverschachtelten ADC und eine Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5306 in einer Stufe-1 von einem zweiten Slice/ADC des zeitverschachtelten ADC auf, wobei beide Stufen von unterschiedlichen Slices des zeitverschachtelten ADC denselben Verstärker 5302 mit offener Schleife verwenden. Der Verstärker 5302 mit offener Schleife kann mit den hierin beschriebenen Verstärkern mit offener Schleife implementiert werden. Ähnlich zu den anderen hierin beschriebenen MDAC-Schaltungen führen sowohl die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5304 als auch die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5306 Abtast- und DAC-Operationen durch. Die MDAC-Schaltungen in der 53 lassen zur Vereinfachung gewisse Schaltungseinzelheiten aus. Ein Fachmann kann verstehen, dass die MDAC-Schaltungen basierend auf den hierin beschriebenen MDAC-Schaltungen mit offener Schleife implementiert werden können (z. B. einschließlich verschiedener Dither-Injektionstechniken). Des Weiteren kann ein Fachmann erkennen, dass die gemeinsame Nutzung von Verstärkern für andere Stufen (neben der Stufe-1) zwischen unterschiedlichen Slices eines zeitverschachtelten ADC durchgeführt werden kann.In some embodiments, sharing of amplifiers may take place between different slices of a time-interleaved ADC. Different slices of a time-interleaved ADC sample the analog input sequentially to increase the overall sampling rate of the ADC. 53 FIG. 10 illustrates an amplifier sharing different open-loop MDACs of a time-interleaved ADC according to some embodiments of the disclosure. FIG. A circuit 5300 has a switched capacitor circuit 5304 in a level 1 from a first slice / ADC of a time-interleaved ADC and a switched capacitor circuit 5306 in a level 1 from a second slice / ADC of the time-interleaved ADC, where both stages of different slices of the time-interleaved ADC have the same amplifier 5302 use with open loop. The amplifier 5302 Open loop may be implemented with the open loop amplifiers described herein. Similar to the other MDAC circuits described herein, both the switched capacitor circuit 5304 as well as the switched capacitor circuit 5306 Scanning and DAC operations. The MDAC circuits in the 53 omit certain circuit details for simplicity. One skilled in the art can understand that the MDAC circuits may be implemented based on the MDAC open-loop circuits described herein (eg, including various dither injection techniques). Furthermore, a person skilled in the art can see that the sharing of amplifiers for other stages (in addition to the stage 1 ) between different slices of a time-interleaved ADC.

Schalter, die durch Phasen ϕss1 gesteuert werden (der Schalter 5310a und der Schalter 5310b am Ausgang der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5304, die den Ausgang mit dem Eingang des Verstärkers 5302 mit offener Schleife verbinden), und Schalter, die durch Phasen ϕss2 gesteuert werden (der Schalter 5312a und der Schalter 5312b am Ausgang der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5304), verwalten das gemeinsame Nutzen des Verstärkers 5302 mit offener Schleife durch Koppeln des zweckmäßigen Signals mit dem Eingang des Verstärkers 5302 mit offener Schleife.Switches controlled by phases φss1 (the switch 5310a and the switch 5310b at the output of the switched capacitor circuit 5304 connecting the output to the input of the amplifier 5302 connect with open loop), and switches controlled by phases φss2 (the switch 5312a and the switch 5312b at the output of the switched capacitor circuit 5304 ), manage the mutual benefit of the amplifier 5302 with an open loop by coupling the appropriate signal to the input of the amplifier 5302 with open loop.

Um denselben Verstärker 5302 mit offener Schleife gemeinsam zu nutzen, werden die Ausgänge (d. h. das Restsignal für die Stufe-1 des ersten Slice/ADC) von der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5304 (gemäß einer Phase ϕss1) als Eingänge in den Verstärker 5302 mit offener Schleife bereitgestellt. Wenn sie geschlossen sind, verbinden die Schalter 5310a und 5310b Summierungsknoten der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5304 mit Eingängen des Verstärkers 5302 mit offener Schleife. Der Verstärker 5302 mit offener Schleife erzeugt ein verstärktes Restsignal für die Stufe-1 des ersten Slice/ADC, z. B. Voutp1 und Voutn1 . Die Ausgänge (d. h. das Restsignal für die Stufe-1 des zweiten Slice/ADC) von der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5306 der Stufe-1 werden als Eingänge in den Verstärker 5302 mit offener Schleife bereitgestellt, um den Verstärker 5302 mit offener Schleife (während eines anderen Zeitraums gemäß der Phase ϕss2) wiederzuverwenden. Wenn sie geschlossen sind, verbinden die Schalter 5312a und 5312b Summierungsknoten der Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5306 mit Eingängen des Verstärkers 5302 mit offener Schleife. Der Verstärker 5302 mit offener Schleife erzeugt ein verstärktes Restsignal für die Stufe-1 des zweiten Slice/ADC, z. B. Voutp2 und Voutn2 .To the same amplifier 5302 with open loop, the outputs (ie the residual signal for the stage 1 the first slice / ADC) from the switched capacitor circuit 5304 (according to a phase φss1) as inputs to the amplifier 5302 provided with an open loop. When they are closed, the switches connect 5310a and 5310b Summing node of the switched capacitor circuit 5304 with inputs of the amplifier 5302 with open loop. The amplifier 5302 with open loop generates an amplified residual signal for the stage 1 of the first slice / ADC, e.g. B. V outp1 and V outn1 , The outputs (ie the residual signal for the stage 1 second slice / ADC) from the switched capacitor circuit 5306 the level 1 be as inputs in the amplifier 5302 provided with open loop to the amplifier 5302 to reuse with open loop (during another period according to the phase φss2). When they are closed, the switches connect 5312a and 5312b Summing node of the switched capacitor circuit 5306 with inputs of the amplifier 5302 with open loop. The amplifier 5302 with open loop generates an amplified residual signal for the stage 1 of the second slice / ADC, e.g. B. V outp2 and V outn2 ,

Der gemeinsam genutzte Verstärker 5302 mit offener Schleife kann den Ausgang ({Voutp1 und Voutn1 } oder {Voutp2 und Voutn2 }) einem weiteren Schaltkreis bereitstellen, der die unterschiedlichen verstärkten Restsignale verarbeiten würde.The shared amplifier 5302 with open loop, the output ({ V outp1 and V outn1 } or { V outp2 and V outn2 }) provide another circuit which would process the different amplified residual signals.

In diesem Szenario ähnelt die Analyse dem vorherigen Fall einer gemeinsamen Nutzung einer Stufe von 51, wobei aber die Memory-Elemente von den Ausgängen unterschiedlicher Slices stammen.In this scenario, the analysis is similar to the previous case of sharing a level of 51 , but the memory elements come from the outputs of different slices.

Der Effekt des Memorys, falls der Verstärker zwischen Slices gemeinsam genutzt wird, ist durch Folgendes gegeben: V o u t 1 s 1 [ n ] = V o u t 1 s 1 n o m e m [ n ] + α K B 1 s 1 ( V o u t 1 s 1 [ n 1 ] α q 2 s 1 V o u t q 1 s 1 [ n 1 ] + α d 2 s 1 V d 2 s 1 [ n 1 ] ) + α s 21 V o u t 1 s 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0093
The effect of the memory, if the amplifier is shared between slices, is given by: V O u t 1 s 1 [ n ] = V O u t 1 s 1 n O m e m [ n ] + α K B 1 s 1 ( V O u t 1 s 1 [ n - 1 ] - α q 2 s 1 V O u t q 1 s 1 [ n - 1 ] + α d 2 s 1 V d 2 s 1 [ n - 1 ] ) + α s 21 V O u t 1 s 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0093

Gleichermaßen kann der Ausgang der Stufe-1 am zweiten Slice eine Memory-Komponente infolge des Kickbacks seiner Stufe-2 plus eine andere Komponente infolge der gemeinsamen Nutzung des Verstärkers zwischen den Slices aufweisen. Dies wird wie folgt repräsentiert: V o u t 1 s 2 [ n ] = V o u t 1 s 2 n o m e m [ n ] + α K B 1 s 2 ( V o u t 1 s 2 [ n 1 ] α q 2 s 2 V o u t q 1 s 2 [ n 1 ] + α d 2 s 2 V d 2 s 2 [ n 1 ] ) + α s 12 V o u t 1 s 1 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0094
Similarly, the output of stage-1 at the second slice may have a memory component due to its stage-2 kickback plus another component due to the sharing of the amplifier between the slices. This is represented as follows: V O u t 1 s 2 [ n ] = V O u t 1 s 2 n O m e m [ n ] + α K B 1 s 2 ( V O u t 1 s 2 [ n - 1 ] - α q 2 s 2 V O u t q 1 s 2 [ n - 1 ] + α d 2 s 2 V d 2 s 2 [ n - 1 ] ) + α s 12 V O u t 1 s 1 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0094

Der Suffix „s1“ bezeichnet Slice-1 und „s2“ bezeichnet Slice-2. Diese Gleichungen (85) und (86) beschreiben das ungefähre Verhalten der Kickback- und Memory-Terme infolge von Kickback und gemeinsamer Nutzung des Verstärkers zwischen Slices.The suffix " s1 "Denotes slice-1 and" s2 "Means slice-2. These equations (85) and (86) describe the approximate behavior of the kickback and memory terms due to kickback and sharing of the amplifier between slices.

Ein Kalibrations-Dither kann in die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5304 injiziert werden und ein zusätzliches Kalibrations-Dither kann in die Geschalteter-Kondensator-Schaltung 5306 injiziert werden. Die Dithers können verwendet werden, um Kickback- und Memory-Fehler, die die Geschalteter-Kondensator-Schaltung und die zweite Stufe beeinträchtigen, zu extrahieren.A calibration dither can be placed in the switched capacitor circuit 5304 An additional calibration dither can be injected into the switched capacitor circuit 5306 be injected. The dithers can be used to extract kickback and memory errors affecting the switched capacitor circuit and the second stage.

Um die Memory- und Kickback-Terme in (85) und (86) mit einer gemeinsamen Nutzung eines Verstärkers zu entfernen, werden dieselben zwei Korrelatoren für jedes Slice benötigt. Für Slice-1 sind diese durch Folgendes gegeben: α m 21 s 1 [ n + 1 ] = α m 21 s 1 [ n ] + μ V d 2 s 1 [ n 1 ] ( V o u t 1 s 1 [ n ] α m 21 s 1 [ n ] V d 2 s 1 [ n 1 ] )

Figure DE102019107170A1_0095
und α m 11 s 1 [ n + 1 ] = α m 11 s 1 [ n ] + μ V d 1 s 1 [ n 1 ] ( V o u t 1 s 1 _ K B [ n ] α m 11 s 1 [ n ] V o u t 1 s 1 [ n 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0096
To use the memory and kickback terms in ( 85 ) and ( 86 ) with a shared use of an amplifier, the same two correlators are needed for each slice. For slice-1, these are given by: α m 21 s 1 [ n + 1 ] = α m 21 s 1 [ n ] + μ V d 2 s 1 [ n - 1 ] ( V O u t 1 s 1 [ n ] - α m 21 s 1 [ n ] V d 2 s 1 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0095
and α m 11 s 1 [ n + 1 ] = α m 11 s 1 [ n ] + μ V d 1 s 1 [ n - 1 ] ( V O u t 1 s 1 _ K B [ n ] - α m 11 s 1 [ n ] V O u t 1 s 1 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0096

Zusätzlich dazu wird noch ein Korrelator für jedes Slice benötigt, um die Inter-Slice-Kopplung zu erfassen. Daher gilt, um eine Kopplung von Slice-2 auf Slice-1 zu erfassen: α m s 21 [ n + 1 ] = α m s 21 [ n ] + μ V d 1 s 2 [ n 1 ] ( V o u t 1 s 1 [ n ] α m s 21 [ n ] V o u t 1 s 2 [ n 1 ] )

Figure DE102019107170A1_0097
und für Slice-2: α m s 12 [ n + 1 ] = α m s 12 [ n ] + μ V d 1 s 1 [ n 1 ] ( V o u t 1 s 2 [ n ] α m s 12 [ n ] V o u t 1 s 1 [ n 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0098
Additionally, one correlator is needed for each slice to capture the inter-slice coupling. Therefore, to capture a coupling from slice-2 to slice-1: α m s 21 [ n + 1 ] = α m s 21 [ n ] + μ V d 1 s 2 [ n - 1 ] ( V O u t 1 s 1 [ n ] - α m s 21 [ n ] V O u t 1 s 2 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0097
and for slice-2: α m s 12 [ n + 1 ] = α m s 12 [ n ] + μ V d 1 s 1 [ n - 1 ] ( V O u t 1 s 2 [ n ] - α m s 12 [ n ] V O u t 1 s 1 [ n - 1 ] )
Figure DE102019107170A1_0098

Vd2s2 ist das Dither der Stufe-1 in Slice-2, Vd1s1 ist das Dither der Stufe-1 in Slice-1, Vout1s1 ist der Ausgang der Stufe-1 in Slice-1 und Vout1s2 ist der Ausgang der Stufe-1 in Slice-2. V d2s2 is the level 1 dither in slice-2, V d1s1 is the level-1 dither in slice-1, V out1s1 is the output of level-1 in slice-1 and V out1s2 is the output of level-1 in slice-2.

Falls ein KB-Kalibrations-Dither verwendet wird (während der Abtastphase mit dem Eingang verbunden), ist der korrigierte Stufe-1-Ausgang durch Folgendes gegeben: u t 1 s 1 c a l [ n ] = V o u t 1 s 1 [ n ] α m 21 s 1 V d 2 s 1 [ n 1 ] α m 21 s 1 C 2 C d 2 V D A C 2 s 1 [ n 1 ] α m s 21 V o u t 1 s 2 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0099
If a KB calibration dither is used (connected to the input during the sampling phase), the corrected Level 1 output is given by: u t 1 s 1 c a l [ n ] = V O u t 1 s 1 [ n ] - α m 21 s 1 V d 2 s 1 [ n - 1 ] - α m 21 s 1 C 2 C d 2 V D A C 2 s 1 [ n - 1 ] - α m s 21 V O u t 1 s 2 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0099

Dies gilt gleichermaßen für Stufe-2. Der korrigierte Ausgang ist durch Folgendes gegeben: u t 1 s 2 c a l [ n ] = V o u t 1 s 2 [ n ] α m 21 s 2 V d 2 s 2 [ n 1 ] α m 21 s 2 C 2 C d 2 V D A C 2 s 2 [ n 1 ] α m s 12 V o u t 1 s 1 [ n 1 ]

Figure DE102019107170A1_0100
This applies equally to level 2. The corrected output is given by: u t 1 s 2 c a l [ n ] = V O u t 1 s 2 [ n ] - α m 21 s 2 V d 2 s 2 [ n - 1 ] - α m 21 s 2 C 2 C d 2 V D A C 2 s 2 [ n - 1 ] - α m s 12 V O u t 1 s 1 [ n - 1 ]
Figure DE102019107170A1_0100

Daher können dieselben zwei Korrelatoren für jedes Slice verwendet werden, um das Kickback an jeder Stufe von der folgenden Stufe in demselben Slice zu detektieren, und ein zusätzlicher Korrelator kann verwendet werden, um die Kopplung zwischen den Slices zu detektieren. Therefore, the same two correlators can be used for each slice to detect the kickback at each stage of the following stage in the same slice, and an additional correlator can be used to detect the coupling between the slices.

Weitere Variationen am Open-Loop VerstärkerFurther variations on the open-loop amplifier

55 stellt einen anderen beispielhaften Verstärker 5500 mit offener Schleife dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Der Verstärker 5500 mit offener Schleife stellt den Verstärker 700 mit offener Schleife mit kapazitiven Lasten (als CL bezeichnet) an jedem Differenzausgangsknoten Voutn und Voutp dar. Genauer gesagt, befindet sich ein erster Kondensator CL zwischen dem Differenzausgangsknoten Voutn und Masse und ein zweiter Kondensator CL befindet sich zwischen dem zweiten Differenzausgangsknoten Voutp und Masse. Mit einem Lastwiderstand, z. B. RL , verhält sich der Verstärker 5500 mit offener Schleife wie ein „einschwingender“ Verstärker, bei dem die Verstärkung des Verstärkers 5500 mit offener Schleife durch gm*RL , d. h. eine Transkonduktanz gm multipliziert mit dem Lastwiderstand RL , bestimmt wird. 55 represents another example amplifier 5500 with open loop according to some embodiments of the disclosure. The amplifier 5500 with open loop represents the amplifier 700 with open loop with capacitive loads (as C L designated) at each differential output node V outn and V outp Specifically, there is a first capacitor C L between the differential output node V outn and ground and a second capacitor C L is located between the second differential output node V outp and mass. With a load resistor, z. B. R L , the amplifier behaves 5500 with an open loop like a "settling" amplifier, where the gain of the amplifier 5500 with open loop through g m * R L ie a transconductance g m multiplied by the load resistance R L , is determined.

56 stellt einen beispielhaften Integrationsverstärker 5600 mit offener Schleife dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Der Verstärker 5500 mit offener Schleife stellt eine modifizierte Version des Verstärkers 5500 mit offener Schleife ohne den Lastwiderstand (z. B. den in 55 gesehenen RL ) dar. Der Verstärker 5600 mit offener Schleife weist kapazitive Lasten (als CL bezeichnet) an jedem Differenzausgangsknoten Voutn und Voutp auf. Genauer gesagt, befindet sich ein erster Kondensator CL zwischen dem Differenzausgangsknoten Voutn und Masse und ein zweiter Kondensator CL befindet sich zwischen dem zweiten Differenzausgangsknoten Voutp und Masse. Ohne einen Lastwiderstand verhält sich der Verstärker 5600 mit offener Schleife wie ein „integrierender“ oder „dynamischer“ Verstärker, bei dem die Verstärkung des Verstärkers 5600 mit offener Schleife durch gm*T*CL , d. h. eine Transkonduktanz gm multipliziert mit einer Integrationszeit T und dividiert durch die Lastkapazität CL , bestimmt wird. 56 represents an exemplary integration amplifier 5600 with open loop according to some embodiments of the disclosure. The amplifier 5500 with open loop represents a modified version of the amplifier 5500 with open loop without the load resistance (eg the in 55 seen R L ). The amplifier 5600 with open loop has capacitive loads (as C L designated) at each differential output node V outn and V outp on. More precisely, there is a first capacitor C L between the differential output node V outn and ground and a second capacitor C L is located between the second differential output node V outp and mass. Without a load resistance behaves the amplifier 5600 with an open loop as an "integrating" or "dynamic" amplifier, where the gain of the amplifier 5600 with open loop through g m * T * C L ie a transconductance g m multiplied by an integration time T and divided by the load capacity C L , is determined.

Im Vergleich kann der Verstärker 5600 mit offener Schleife für denselben Strom einen finalen Ausgangswert viel schneller als der Verstärker 5500 mit offener Schleife erreichen. Außerdem kann der Verstärker 5600 mit offener Schleife für einen viel geringeren Strom einen finalen Ausgangswert zu derselben Zeit wie der Verstärker 5500 mit offener Schleife erreichen.In comparison, the amplifier can 5600 with open loop for the same current a final output much faster than the amplifier 5500 reach with open loop. In addition, the amplifier can 5600 with open loop for a much lower current, a final output value at the same time as the amplifier 5500 reach with open loop.

Der Integrationsverstärker 5600 mit offener Schleife, d. h. die Lehren des Entfernens das Lastwiderstands RL , kann mit einer beliebigen der hierin beschriebenen Ausführungsformen und Lehren kombiniert werden (z. B. Transistor als Last mit analogem Tracking und Verzerrungsaufhebung, Dither-Injektion, Kalibration, Verstärkungsanpassung, gemeinsame Nutzung eines Verstärkers usw.).The integration amplifier 5600 with open loop, ie the lessons of removing the load resistance R L , may be combined with any of the embodiments and teachings described herein (eg, transistor as load with analog tracking and distortion cancellation, dither injection, calibration, gain adaptation, amplifier sharing, etc.).

Technische VorteileTechnical advantages

Wie hierin gezeigt, können verbesserte Schaltungen für MDACs mit offener Schleife im Pipeline-ADCs implementiert werden. Eine nichtlineare Kalibration, eine analoge Kalibration, eine IGE-, IME- und Kickback-Kalibration können eingeschlossen werden, falls erforderlich. Der analoge Schaltkreis für die beschriebenen Open-Loop Verstärker ist zur Verstärkungsanpassung programmierbar und kann verschiedene analoge Schaltungen zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Open-Loop Verstärkers aufweisen. Die Open-Loop Verstärker können von einem niedrigeren Leistungsverbrauchs, einer kleineren Größe und geringerer Komplexität profitieren, ohne einen Nachteil aus Kalibrationen auf sich zu ziehen.As shown herein, improved open loop MDAC circuits may be implemented in pipeline ADCs. Nonlinear calibration, analog calibration, IGE, IME, and kickback calibration can be included if required. The analog circuit for the described open-loop amplifier is programmable for gain adaptation and may include various analog circuits for improving the performance of the open-loop amplifier. The open-loop amplifiers can benefit from lower power consumption, smaller size, and lower complexity without the penalty of calibrations.

Neben der Verbesserung der MDACs von Pipeline-ADCs beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Integrieren eines Open-Loop Verstärkers im Frontend eines ADC und ein Verwenden des Open-Loop Verstärkers auf eine zeitkontinuierliche Art und Weise (ohne assoziierte Geschalteter-Kondensator-Schaltungen). Ein Open-Loop Verstärker kann vor der T/H-Schaltung als ein Verstärker mit variabler Verstärkung enthalten sein. Vorteile und Implikationen des Bereitstellens des Open-Loop Verstärkers als ein Verstärker mit variabler Verstärkung werden in Bezug auf 39 erläutert. Darüber hinaus kann ein Open-Loop Verstärker in einer T/H-Schaltung im Frontend implementiert werden. Optional kann ein variables Dämpfungsglied vor dem Verstärker mit variabler Verstärkung zur groben Verstärkungsanpassung enthalten sein.In addition to improving the MDACs of pipeline ADCs, the present disclosure describes integrating an open loop amplifier in the front end of an ADC and using the open loop amplifier in a continuous time fashion (without associated switched capacitor circuits). An open loop amplifier may be included before the T / H circuit as a variable gain amplifier. Advantages and implications of providing the open loop amplifier as a variable gain amplifier with respect to 39 explained. In addition, an open-loop amplifier can be implemented in a T / H circuit in the frontend. Optionally, a variable attenuator may be included in front of the variable gain amplifier for coarse gain adjustment.

In manchen Fällen kann ein IGE-Kalibrationsalgorithmus verwendet werden, um ein Steuersignal zurückzukoppeln, das die Verstärkung des Open-Loop Verstärkers durch Steuern seiner gm , seines Ausgangswiderstands und/oder der Referenz (Referenzspannungen, die in den DAC-Operationen verwendet werden) optimiert.In some cases, an IGE calibration algorithm may be used to feed back a control signal that controls the gain of the open loop amplifier by controlling it g m , its output resistance and / or the reference (reference voltages used in the DAC operations) optimized.

Die Kalibration der Nichtlinearität des Open-Loop Verstärkers in diesem Zusammenhang und die für die nichtlineare Kalibration eingesetzten Techniken sind in der vorliegenden Offenbarung beim Vorhandensein von Nicht-Idealzuständen in den folgenden Stufen als effektiv aufgezeigt worden. Gewisse Maßnahmen bezüglich einer Dither-Injektion werden angewendet, um zu gewährleisten, dass die Kalibration effektiv ausgeführt werden kann. The calibration of the non-linearity of the open-loop amplifier in this context and the techniques used for the non-linear calibration have been shown effective in the present disclosure in the presence of non-ideal states in the following stages. Certain measures relating to a dither injection are used to ensure that the calibration can be carried out effectively.

Des Weiteren beschreibt die vorliegende Offenbarung gewisse Techniken zum effektiven Korrigieren von IGE-, IME- und Kickback-Fehlern im MDACs mit offener Schleife, z. B. Dither-Injektionstechniken und Korrelatoren.Furthermore, the present disclosure describes certain techniques for effectively correcting IGE, IME and kickback errors in MDACs with open loop, e.g. B. dither injection techniques and correlators.

Eine gemeinsame Nutzungsstruktur eines Open-Loop Verstärkers, die auf Zwischenstufen-Memory- und -Kickback-Kalibration angewiesen ist, während die Memory-Fehler durch eine Kalibration und Timing-Optimierung minimiert werden. Die gemeinsame Nutzung kann zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen in demselben ADC-Slice oder zwischen denselben Stufen in mehreren ADC-Slices eines verschachtelten ADC stattfinden.A common usage structure of an open loop amplifier that relies on interstage memory and kickback calibration while minimizing memory errors through calibration and timing optimization. Sharing may occur between two consecutive stages in the same ADC slice or between the same stages in multiple ADC slices of a nested ADC.

Es ist anzumerken, dass viele der hierin beschriebenen Open-Loop Verstärker keine negative Versorgung erfordern (wodurch der Leistungsverbrauch reduziert wird). Des Weiteren wird in manchen Fällen keine frequenzabhängige nichtlineare Kalibration benötigt, z. B. wenn der Open-Loop Verstärker ohne assoziierte Geschalteter-Kondensator-Schaltungen verwendet wird.It should be noted that many of the open-loop amplifiers described herein do not require a negative supply (thereby reducing power consumption). Furthermore, in some cases no frequency-dependent non-linear calibration is needed, e.g. When the open loop amplifier is used without associated switched capacitor circuits.

Die bei verschiedenen Teilen eines Wandlersystems angewendeten Lehren der vorliegenden Offenbarung können auf Systemebene viele Vorteile erlangen. 54 stellt ein Wandlersystem 5400 dar, gemäß manchen Ausführungsformen der Offenbarung. Das Wandlersystem 5400 weist einen Verstärker 5402 mit variabler Verstärkung, einen ADC 5404 (z. B. einen Pipeline-ADC mit MDACs mit offener Schleife) und einen Digitalkalibrationsblock 5406 auf. Der Verstärker 5402 mit variabler Verstärkung wird basierend auf den hierin beschriebenen Verstärkern mit offener Schleife implementiert. Der Verstärker 5402 mit variabler Verstärkung kann eine analoge Tracking-Schaltung 5408 (durch die 31-32 veranschaulicht) aufweisen, die für den Zweck einer analogen Linearisierung (d. h. zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Verstärkers 5402 mit variabler Verstärkung durch analoge Schaltungstechniken) dienen kann. Das Verwenden eines Open-Loop Verstärkers in einer zeitkontinuierlichen Domäne ohne einen assoziierten Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis als den Verstärker 5402 mit variabler Verstärkung bedeutet, dass frequenzabhängige Kalibrationen nicht mehr erforderlich sind. Kalibrationstechniken, die in der digitalen Domäne durch den Digitalkalibrationsblock 5406 durchgeführt werden (z. B. hierin beschriebene nichtlineare IGE-, IME-, KB-Kalibrationen zum Extrahieren von Fehlern und Korrigieren des digitalen Ausgangscodes), können auch die Leistungsfähigkeit des Verstärkers 5402 mit variabler Verstärkung und jeglicher Open-Loop Verstärker im ADC 5404 verbessern. In manchen Fällen können Mischsignallinearisierungstechniken, mit Unterstützung durch den Digitalkalibrationsblock 5406, verwendet werden, um einen analogen Schaltkreis (z. B. Schaltungen im variablen Dämpfungsglied und in Verstärkern mit offener Schleife) anzupassen, sodass auch die Leistungsfähigkeit des gesamten Wandlersystems verbessert wird. Beispielsweise können Kalibrationstechniken den analogen Schaltkreis abstimmen, z. B. durch direktes Anpassen der Verstärkung im analogen Schaltkreis unter Verwendung eines Steuersignals, das basierend auf einem Verstärkungsfehler, der in der digitalen Domäne berechnet wird, erzeugt wird.The teachings of various parts of a transducer system of the present disclosure can achieve many advantages at the system level. 54 provides a transducer system 5400 According to some embodiments of the disclosure. The converter system 5400 has an amplifier 5402 with variable gain, an ADC 5404 (eg, a pipeline ADC with open-loop MDACs) and a digital calibration block 5406 on. The amplifier 5402 variable gain amplification is implemented based on the open-loop amplifiers described herein. The amplifier 5402 Variable gain can be an analog tracking circuit 5408 (through the 31-32 illustrated), for the purpose of an analog linearization (ie, to improve the performance of the amplifier 5402 with variable gain by analog circuit techniques) can serve. Using an open-loop amplifier in a time-continuous domain without an associated switched capacitor circuit as the amplifier 5402 Variable gain means that frequency-dependent calibrations are no longer required. Calibration techniques in the digital domain through the digital calibration block 5406 (eg, nonlinear IGE, IME, KB calibrations described herein to extract errors and correct the digital output code) may also improve the performance of the amplifier 5402 with variable gain and any open-loop amplifier in the ADC 5404 improve. In some cases, mixed signal linearization techniques may be supported by the digital calibration block 5406 , can be used to adjust an analog circuit (eg, variable attenuator circuits and open loop amplifiers), thus also improving the performance of the entire converter system. For example, calibration techniques may tune the analog circuit, e.g. By directly adjusting the gain in the analog circuit using a control signal generated based on a gain error calculated in the digital domain.

BeispieleExamples

Beispiel 1 ist ein Open-Loop Verstärker, der Folgendes aufweist: ein Differenzpaar von Eingangstransistoren zum Empfangen von Differenzeingängen an jeweiligen Gates des Differenzpaares von Eingangstransistoren; eine erste Stromquelle zum Bereitstellen eines Stroms für den Open-Loop Verstärker; eine aktive Last an Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers; und einen Lastwiderstand an den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers.Example 1 is an open-loop amplifier, comprising: a differential pair of input transistors for receiving differential inputs at respective gates of the differential pair of input transistors; a first current source for providing a current to the open-loop amplifier; an active load on differential output nodes of the open-loop amplifier; and a load resistor at the differential output node of the open-loop amplifier.

Im Beispiel 2 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 1 optional einschließen, dass der Lastwiderstand einen Lastwiderstand über die Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers aufweist.In Example 2, the open loop amplifier of Example 1 may optionally include the load resistor having a load resistance across the differential output nodes of the open loop amplifier.

Im Beispiel 3 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-2 optional einschließen, dass der Lastwiderstand einen Lasttransistor über die Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers aufweist.In Example 3, the open loop amplifier of any of Examples 1-2 may optionally include the load resistor having a load transistor across the differential output nodes of the open loop amplifier.

Im Beispiel 4 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-4 optional einschließen, dass der Lastwiderstand einen Lastwiderstand über die Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers und einen Lasttransistor parallel zum Widerstand aufweist.In Example 4, the open loop amplifier of any of Examples 1-4 may optionally include the load resistor having a load resistor across the differential output nodes of the open loop amplifier and a load transistor in parallel with the resistor.

Im Beispiel 5 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 3 oder 4 optional einschließen, dass der Lasttransistor durch eine Gate-Spannung angesteuert wird, um den Lasttransistor in einem Lineargebiet zu betreiben. In Example 5, the open-loop amplifier of any of Examples 3 or 4 may optionally include driving the load transistor through a gate voltage to operate the load transistor in a linear region.

Im Beispiel 6 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 3-5 optional eine analoge Tracking-Schaltung aufweisen, um eine Gate-Spannung zum Ansteuern des Lasttransistors zu erzeugen.In Example 6, the open-loop amplifier of any one of Examples 3-5 may optionally include an analog tracking circuit to generate a gate voltage for driving the load transistor.

Im Beispiel 7 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 6 optional einschließen, dass die analoge Tracking-Schaltung ein analoges Tracking der Temperatur durchführen und die Gate-Spannung basierend auf dem analogen Tracking der Temperatur anpassen soll.In Example 7, the open loop amplifier of Example 6 may optionally include the analog tracking circuit performing analog temperature tracking and adjusting the gate voltage based on the analog tracking of the temperature.

Im Beispiel 8 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 6 oder 7 optional einschließen, dass die analoge Tracking-Schaltung eine Vorspannungsstromeinstellung im Open-Loop Verstärker tracken und die Gate-Spannung basierend auf der Vorspannungsstromeinstellung anpassen soll.In Example 8, the open loop amplifier of Example 6 or 7 may optionally include the analog tracking circuit tracking a bias current setting in the open loop amplifier and adjusting the gate voltage based on the bias current setting.

Im Beispiel 9 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 6-8 optional einschließen, dass die analoge Tracking-Schaltung eine Temperaturvariation tracken und die Gate-Spannung basierend auf der Temperaturvariation anpassen soll.In Example 9, the open loop amplifier of any of Examples 6-8 may optionally include the analog tracking circuit tracking a temperature variation and adjusting the gate voltage based on the temperature variation.

Im Beispiel 10 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-9 optional einschließen, dass der Lastwiderstand Folgendes aufweist: zwei Reihen-Lastwiderstände, wobei ein Knoten zwischen den beiden Reihen-Lastwiderständen mit einem ersten Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers verbunden ist.In Example 10, the open-loop amplifier of any of Examples 1-9 may optionally include the load resistor having two series load resistors, wherein a node between the two series load resistors is connected to a first differential output node of the open loop amplifier.

Im Beispiel 11 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 10 optional Folgendes einschließen: ein erster der beiden Reihen-Lastwiderstände ist mit Versorgung verbunden; und ein zweiter der beiden Reihen-Lastwiderstände ist mit Masse verbunden.In Example 11, the open-loop amplifier of Example 10 may optionally include: a first of the two series load resistors connected to supply; and a second of the two series load resistors is connected to ground.

Im Beispiel 12 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 10 optional Folgendes einschließen: ein erster der beiden Reihen-Lastwiderstände ist mit einer Gleichtaktspannung verbunden; und ein zweiter der beiden Reihen-Lastwiderstände ist mit der Gleichtaktspannung verbunden.In Example 12, the open loop amplifier of Example 10 may optionally include: a first of the two series load resistors connected to a common mode voltage; and a second of the two series load resistors is connected to the common mode voltage.

Im Beispiel 13 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 10 optional Folgendes einschließen: die beiden Reihen-Lastwiderstände weisen Transistoren auf, die in einem Lineargebiet arbeiten.In Example 13, the open-loop amplifier of Example 10 may optionally include: the two series load resistors have transistors operating in a linear region.

Im Beispiel 14 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-13 optional einschließen, dass das Differenzpaar von Eingangstransistoren durch ein Paar von Kaskodentransistoren kaskodiert wird.In Example 14, the open loop amplifier of any of Examples 1-13 may optionally include cascoding the differential pair of input transistors through a pair of cascode transistors.

Im Beispiel 15 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-14 optional einschließen, dass die aktive Last Folgendes aufweist: einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor jeweils an den Differenzausgangsknoten, wobei der erste und zweite Transistor Gates aufweisen, die durch eine erste Vorspannung vorgespannt werden.In Example 15, the open-loop amplifier of any of Examples 1-14 may optionally include the active load having a first transistor and a second transistor respectively at the differential output node, the first and second transistors having gates connected through a first transistor Bias biased.

Im Beispiel 16 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 15 optional einschließen, dass der erste Transistor und der zweite Transistor durch ein Paar von Kaskodentransistoren kaskodiert werden.In Example 16, the open loop amplifier of Example 15 may optionally include the first transistor and the second transistor being cascoded by a pair of cascode transistors.

Im Beispiel 17 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-16 optional Folgendes aufweisen: Pegelumsetzer zum Umsetzen eines Pegels der Differenzeingänge und Ansteuern der Gates des Differenzpaares von Eingangstransistoren.In Example 17, the open-loop amplifier of any one of Examples 1-16 may optionally include: level shifters for converting a level of the differential inputs and driving the gates of the differential pair of input transistors.

Im Beispiel 18 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-17 optional Folgendes aufweisen: Verstärkungsboostingtransistoren an den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers, wobei Gates der Verstärkungsboostingtransistoren mit den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers kreuzgekoppelt sind.In Example 18, the open-loop amplifier of any of Examples 1-17 may optionally include: gain-boosting transistors at the differential output nodes of the open-loop amplifier, with gates of the boosting transistors cross-coupled to the differential output nodes of the open-loop amplifier.

Im Beispiel 19 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-18 optional Source-Folger zum Puffern der Differenzeingänge aufweisen, bevor die gepufferten Differenzeingänge den Gates des Differenzpaares von Eingangstransistoren bereitgestellt werden.In Example 19, the open loop amplifier of any of Examples 1-18 may optionally include source followers for buffering the differential inputs before providing the buffered differential inputs to the gates of the differential pair of input transistors.

Im Beispiel 20 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-19 optional Folgendes aufweisen: kreuzgekoppelte Transistoren an Sources des Differenzpaares von Eingangstransistoren, wobei Gates der kreuzgekoppelten Transistoren mit den Gates des Differenzpaares von Eingangstransistoren kreuzgekoppelt sind. In Example 20, the open-loop amplifier of any of Examples 1-19 may optionally include: cross-coupled transistors at sources of the differential pair of input transistors, wherein gates of the cross-coupled transistors are cross-coupled to the gates of the differential pair of input transistors.

Im Beispiel 21 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-20 optional Folgendes aufweisen: eine Dither-Injektionsschaltung an den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers.In Example 21, the open loop amplifier of any of Examples 1-20 may optionally include: a dither injection circuit at the differential output node of the open loop amplifier.

Im Beispiel 22 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 1-21 optional Folgendes aufweisen: ein Differenzpaar von Dither-Transistoren, die jeweils mit dem Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers gekoppelt sind, wobei Gates des Differenzpaares von Dither-Transistoren durch ein differenzielles Dither-Signal gesteuert werden; und einen Stromquellentransistor, um den Differenzausgangsknoten einen zu injizierenden Strom zu liefern.In Example 22, the open loop amplifier of any of Examples 1-21 may optionally include: a differential pair of dither transistors each coupled to the differential output node of the open loop amplifier, wherein gates of the differential pair of dither transistors are differentially coupled Be controlled dither signal; and a current source transistor to provide the differential output node with a current to be injected.

Beispiel 23 ist ein Open-Loop Verstärker, der Folgendes aufweist: ein erstes Paar von Eingangstransistoren zum Empfangen von Differenzeingängen an jeweiligen Gates des ersten Paares von Eingangstransistoren; ein zweites Paar von Eingangstransistoren, die mit dem ersten Differenzpaares von Transistoren komplementär sind, zum Empfangen von Differenzeingängen an jeweiligen Gates des zweiten Paares von Eingangstransistoren; eine erste Stromquelle an Anschlüssen des ersten Paares von Eingangstransistoren zum Bereitstellen eines Stroms für den Open-Loop Verstärker; und einen Lastwiderstand an den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers.Example 23 is an open-loop amplifier comprising: a first pair of input transistors for receiving differential inputs at respective gates of the first pair of input transistors; a second pair of input transistors complementary to the first differential pair of transistors for receiving differential inputs on respective gates of the second pair of input transistors; a first current source at terminals of the first pair of input transistors for providing a current to the open loop amplifier; and a load resistor at the differential output node of the open-loop amplifier.

Im Beispiel 24 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 23 optional einschließen, dass der Lastwiderstand ein Lastwiderstandselement aufweist.In Example 24, the open-loop amplifier of Example 23 may optionally include the load resistor having a load resistance element.

Im Beispiel 25 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 23 oder 24 optional einschließen, dass der Lastwiderstand Folgendes aufweist: einen ersten Lasttransistor eines ersten Typs über die Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers und einen zweiten Lasttransistor eines zweiten Typs, der sich vom ersten Typ unterscheidet, parallel zu dem ersten Lasttransistor.In Example 25, the open loop amplifier of Example 23 or 24 may optionally include the load resistor comprising: a first load transistor of a first type across the differential output nodes of the open loop amplifier and a second load transistor of a second type of the first type different, parallel to the first load transistor.

Im Beispiel 26 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 25 optional einschließen, dass der erste Lasttransistor und der zweite Lasttransistor gesteuert werden, sodass sie in einem Lineargebiet arbeiten.In Example 26, the open-loop amplifier of Example 25 may optionally include controlling the first load transistor and the second load transistor to operate in a linear region.

Im Beispiel 27 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 25 oder 26 optional Folgendes aufweisen: eine analoge Tracking-Schaltung zum Erzeugen einer Gate-Spannung, um den ersten Lasttransistor und den zweiten Lasttransistor anzusteuern, wobei die Gate-Spannung Änderungen in einem oder mehreren der Folgenden trackt: Prozess, Spannung, Temperatur und Verstärkungseinstellung des Open-Loop Verstärkers.In example 27, the open-loop amplifier of example 25 or 26 may optionally include: an analog tracking circuit for generating a gate voltage to drive the first load transistor and the second load transistor, wherein the gate voltage changes in one or more the following tracks: process, voltage, temperature and gain setting of the open-loop amplifier.

Im Beispiel 28 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 23-27 optional einschließen, dass der Lastwiderstand Folgendes aufweist: zwei Reihen-Lastwiderstände, wobei ein Knoten zwischen den beiden Reihen-Lastwiderständen mit einem ersten Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers verbunden ist.In Example 28, the open loop amplifier of any of Examples 23-27 may optionally include the load resistor having two series load resistors, with one node between the two series load resistors connected to a first differential output node of the open loop amplifier.

Im Beispiel 29 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 28 optional Folgendes einschließen: ein erster der beiden Reihen-Lastwiderstände ist mit Versorgung verbunden; und ein zweiter der beiden Reihen-Lastwiderstände ist mit Masse verbunden.In Example 29, the open-loop amplifier of Example 28 may optionally include: a first of the two series load resistors connected to supply; and a second of the two series load resistors is connected to ground.

Im Beispiel 30 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 28 optional Folgendes einschließen: ein erster der beiden Reihen-Lastwiderstände ist mit einer Gleichtaktspannung verbunden; und ein zweiter der beiden Reihen-Lastwiderstände ist mit der Gleichtaktspannung verbunden.In Example 30, the open loop amplifier of Example 28 may optionally include: a first of the two series load resistors connected to a common mode voltage; and a second of the two series load resistors is connected to the common mode voltage.

Im Beispiel 31 kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 28 optional einschließen, dass die beiden Reihen-Lastwiderstände Transistoren aufweisen, die in einem Lineargebiet arbeiten.In example 31, the open-loop amplifier of example 28 may optionally include the two series load resistors having transistors operating in a linear region.

Im Beispiel 32 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 23-31 optional einschließen, dass das erste Paar von Eingangstransistoren durch ein Paar von Kaskodentransistoren kaskodiert wird.In example 32, the open loop amplifier of one of examples 23-31 may optionally include cascoding the first pair of input transistors through a pair of cascode transistors.

Im Beispiel 33 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 23-32 optional einschließen, dass das zweite Paar von Eingangstransistoren durch ein Paar von Kaskodentransistoren kaskodiert wird.In Example 33, the open-loop amplifier of one of Examples 23-32 may optionally include that the second pair of input transistors is cascoded by a pair of cascode transistors.

Im Beispiel 34 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 23-33 optional Folgendes aufweisen: eine zweite Stromquelle an Anschlüssen des zweiten Paares von Eingangstransistoren, um dem Open-Loop Verstärker Strom bereitzustellen. In Example 34, the open loop amplifier of any of Examples 23-33 may optionally include: a second current source at terminals of the second pair of input transistors to provide power to the open loop amplifier.

Im Beispiel 35 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 23-34 optional Folgendes aufweisen: erste Pegelumsetzer zum Umsetzen eines Pegels der Differenzeingänge und Ansteuern der Gates des ersten Paares von Eingangstransistoren.In Example 35, the open-loop amplifier of any of Examples 23-34 may optionally include: first level shifters for converting a level of the differential inputs and driving the gates of the first pair of input transistors.

Im Beispiel 36 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 23-35 optional Folgendes aufweisen: zweite Pegelumsetzer zum Umsetzen eines Pegels der Differenzeingänge und Ansteuern der Gates des zweiten Paares von Eingangstransistoren.In Example 36, the open-loop amplifier of any of Examples 23-35 may optionally include: second level shifters for converting a level of the differential inputs and driving the gates of the second pair of input transistors.

Im Beispiel 37 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 23-36 optional Folgendes aufweisen: die erste Stromquelle, die einen ersten und zweiten Stromtransistor aufweist, die mit jeweiligen Anschlüssen des ersten Paares von Eingangstransistoren verbunden sind; und einen Widerstand, der über die Anschlüsse des ersten Paares von Eingangstransistoren gekoppelt ist.In Example 37, the open-loop amplifier of any of Examples 23-36 may optionally include: the first current source having first and second current transistors connected to respective terminals of the first pair of input transistors; and a resistor coupled across the terminals of the first pair of input transistors.

Beispiel 38 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 23-37 optional Folgendes aufweisen: eine Gleichtakt-Rückkopplungssteuerschaltung zum Erfassen eines Ausgangsgleichtaktes und Anpassen einer oder mehrerer Vorspannungen des Open-Loop Verstärkers, um den Ausgangsgleichtakt näher an einen idealen Gleichtakt des Open-Loop Verstärkers zu bringen.Example 38, the open loop amplifier of any of Examples 23-37 may optionally include: a common mode feedback control circuit for detecting an output common mode and adjusting one or more biases of the open loop amplifier to bring the output common mode closer to an ideal common mode open loop To bring amplifier.

Im Beispiel 39 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 23-38 optional Folgendes aufweisen: Verstärkungsboostingtransistoren an den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers, wobei Gates der Verstärkungsboostingtransistoren mit den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers kreuzgekoppelt sind.In Example 39, the open loop amplifier of any of Examples 23-38 may optionally include: boosting transistors at the differential output nodes of the open loop amplifier, with gates of the boosting transistors cross coupled to the differential output nodes of the open loop amplifier.

Im Beispiel 40 kann der Open-Loop Verstärker eines der Beispiele 23-39 optional Folgendes aufweisen: Source-Folger zum Puffern der Differenzeingänge, bevor die gepufferten Differenzeingänge den Gates des Differenzpaares von Eingangstransistoren bereitgestellt werden.In Example 40, the open loop amplifier of any of Examples 23-39 may optionally include: source followers for buffering the differential inputs before providing the buffered differential inputs to the gates of the differential pair of input transistors.

Beispiel 41 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit eines Open-Loop Verstärkers, das Folgendes aufweist: Tracken eines oder mehrerer Faktoren, die eine ideale Gate-Source-Spannung beeinflussen, um einen Lasttransistor über Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers in einem Lineargebiet zu betreiben; und Erzeugen einer Gate-Spannung, um den Lasttransistor basierend auf dem einen oder den mehreren Faktoren und einer idealen Gleichtaktspannung anzusteuern.Example 41 is a method of improving the performance of an open-loop amplifier, comprising: tracking one or more factors that affect an ideal gate-source voltage to drive a load transistor across differential output nodes of the open-loop amplifier in a linear region ; and generating a gate voltage to drive the load transistor based on the one or more factors and an ideal common mode voltage.

Im Beispiel 42 kann das Verfahren des Beispiels 41 optional einschließen, dass der eine oder die mehreren Faktoren eines oder mehrere der Folgenden einschließen: Prozess, Temperatur und Spannung.In example 42, the method of example 41 may optionally include the one or more factors including one or more of the following: process, temperature, and stress.

Im Beispiel 43 kann das Verfahren des Beispiels 41 oder 42 optional einschließen, dass der eine oder die mehreren Faktoren eines oder mehrerer des Folgenden einschließen: Spannung über Transistoren im Open-Loop Verstärker, Transkonduktanz oder Widerstand von Transistoren im Open-Loop Verstärker, Verstärkungseinstellung im Open-Loop Verstärker und Vorspannungsstromeinstellung im Open-Loop Verstärker.In Example 43, the method of Example 41 or 42 may optionally include the one or more factors of one or more of the following: voltage across transistors in the open loop amplifier, transconductance or resistance of transistors in the open loop amplifier, gain setting in the Open loop amplifier and bias current setting in open loop amplifier.

Im Beispiel 44 kann das Verfahren eines der Beispiele 41-43 optional einschließen, dass das Tracken des einen oder der mehreren Faktoren durch eine analoge Schaltung durchgeführt wird.In example 44, the method of one of examples 41-43 may optionally include that the tracking of the one or more factors is performed by an analog circuit.

Im Beispiel 45 kann das Verfahren eines der Beispiele 41-44 optional einschließen, dass der eine oder die mehreren Faktoren einen Fehler, der aus einer Kalibration des Open-Loop Verstärkers erhalten wird, einschließen.In Example 45, the method of any of Examples 41-44 may optionally include the one or more factors including an error resulting from a calibration of the open-loop amplifier.

Beispiel 46 ist ein Open-Loop Verstärker, der Folgendes aufweist: ein Differenzpaar von Eingangstransistoren zum Empfangen von Differenzeingängen an jeweiligen Gates des Differenzpaares von Eingangstransistoren; eine erste Stromquelle zum Bereitstellen eines Stroms für den Open-Loop Verstärker; eine aktive Last an Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers; und eine kapazitive Last an Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers.Example 46 is an open-loop amplifier, comprising: a differential pair of input transistors for receiving differential inputs at respective gates of the differential pair of input transistors; a first current source for providing a current to the open-loop amplifier; an active load on differential output nodes of the open-loop amplifier; and a capacitive load on differential output nodes of the open-loop amplifier.

Bei manchen Ausführungsformen kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 45 ein oder mehrere beliebige Merkmale aufweisen, die in den Beispielen 3 und 5-22 beschrieben sind.In some embodiments, the open loop amplifier of Example 45 may have one or more of the features described in Examples 3 and 5-22.

Beispiel 47 ist ein Open-Loop Verstärker, der Folgendes aufweist: ein erstes Paar von Eingangstransistoren zum Empfangen von Differenzeingängen an jeweiligen Gates des ersten Paares von Eingangstransistoren; ein zweites Paar von Eingangstransistoren, die mit dem ersten Differenzpaares von Transistoren komplementär sind, zum Empfangen von Differenzeingängen an jeweiligen Gates des zweiten Paares von Eingangstransistoren; eine erste Stromquelle an Anschlüssen des ersten Paares von Eingangstransistoren zum Bereitstellen eines Stroms für den Open-Loop Verstärker; und eine kapazitive Last an Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers. Example 47 is an open-loop amplifier comprising: a first pair of input transistors for receiving differential inputs at respective gates of the first pair of input transistors; a second pair of input transistors complementary to the first differential pair of transistors for receiving differential inputs on respective gates of the second pair of input transistors; a first current source at terminals of the first pair of input transistors for providing a current to the open loop amplifier; and a capacitive load on differential output nodes of the open-loop amplifier.

Bei manchen Ausführungsformen kann der Open-Loop Verstärker des Beispiels 46 ein oder mehrere beliebige Merkmale aufweisen, die in beliebigen der anderen hierin erwähnten Beispiele, insbesondere der Beispiele 25-40, beschrieben sind.In some embodiments, the open-loop amplifier of Example 46 may have any one or more features described in any of the other examples mentioned herein, particularly Examples 25-40.

Bei manchen Ausführungsformen können die Open-Loop Verstärker der Beispiele 1-40, 46 und 47 in Kombination mit anderen hierin erwähnten Beispielen verwendet/implementiert werden.In some embodiments, the open-loop amplifiers of Examples 1-40, 46, and 47 may be used / implemented in combination with other examples mentioned herein.

Beispiel 101 ist ein Verfahren zur Verbesserung einer Kalibration in einem Pipeline-Analog-Digital-Wandler (ADC), das Folgendes aufweist: Injizieren eines ersten Dithers in einen ersten multiplizierenden Digital-Analog-Wandler (MDAC), um einen ersten Open-Loop Verstärker im ersten MDAC einer ersten Stufe des Pipeline-ADC zu kalibrieren; Injizieren eines zweiten Dithers in die erste Stufe des Pipeline-ADC, um eine Kalibration des ersten Open-Loop Verstärkers gegenüber einer Abhängigkeit von einem Eingangssignal zu dem Pipeline-ADC zu desensibilisieren; und Injizieren eines dritten Dithers in eine zweite Stufe des Pipeline-ADC, um die Kalibration des ersten Open-Loop Verstärkers gegenüber Nicht-Idealzuständen der zweiten Stufe des Pipeline-ADC zu desensibilisieren.Example 101 is a method of enhancing calibration in a pipeline analog-to-digital converter (ADC), comprising: injecting a first dither into a first multiplying digital-to-analog converter (MDAC) to a first open-loop amplifier calibrate in the first MDAC a first stage of the pipeline ADC; Injecting a second dither into the first stage of the pipeline ADC to desensitize a calibration of the first open loop amplifier to a dependence on an input signal to the pipeline ADC; and injecting a third dither into a second stage of the pipeline ADC to desensitize the calibration of the first open loop amplifier to non-ideal second stage states of the pipeline ADC.

Im Beispiel 102 kann das Verfahren des Beispiels 101 optional einschließen, dass das Injizieren des ersten Dithers Folgendes aufweist: Injizieren des ersten Dithers an einem Summierungsknoten im ersten MDAC.In example 102, the method of example 101 may optionally include injecting the first dither comprising: injecting the first dither at a summing node in the first MDAC.

Im Beispiel 103 kann das Verfahren des Beispiels 101 oder 102 optional einschließen, dass das Injizieren des ersten Dithers Folgendes aufweist: Injizieren einer ersten Ladung, die das erste Dither repräsentiert, im ersten MDAC während einer Haltephase des ersten MDAC.In example 103, the method of example 101 or 102 may optionally include injecting the first dither comprising: injecting a first charge representing the first dither in the first MDAC during a hold phase of the first MDAC.

Im Beispiel 104 kann das Verfahren eines der Beispiele 101-103 optional einschließen, dass das Injizieren des ersten Dithers Folgendes aufweist: Verbinden eines ersten Dither-Kondensators an einem Summierungsknoten des ersten MDAC während einer Haltephase des ersten MDAC mit einer ersten Dither-Spannung.In example 104, the method of one of examples 101-103 may optionally include injecting the first dither comprising: connecting a first dither capacitor to a summing node of the first MDAC during a hold phase of the first MDAC with a first dither voltage.

Im Beispiel 105 kann das Verfahren eines der Beispiele 101-104 optional einschließen, dass das Injizieren des ersten Dithers Folgendes aufweist: Lenken eines Stroms zu Ausgangsknoten des ersten Open-Loop Verstärkers basierend auf einem Wert eines 1-Bit-Dither-Signals.In Example 105, the method of any of Examples 101-104 may optionally include injecting the first dither comprising: directing a current to output nodes of the first open loop amplifier based on a value of a 1-bit dither signal.

Im Beispiel 106 kann das Verfahren eines der Beispiele 101-105 optional einschließen, dass das Injizieren des zweiten Dithers Folgendes aufweist: Injizieren des zweiten Dithers in ein analoges Eingangssignal in die erste Stufe.In example 106, the method of one of examples 101-105 may optionally include injecting the second dither comprising: injecting the second dither into an analog input signal into the first stage.

Im Beispiel 107 kann das Verfahren eines der Beispiele 101-106 optional einschließen, dass das Injizieren des zweiten Dithers Folgendes aufweist: Injizieren des zweiten Dithers in sowohl den ersten MDAC als auch einen ersten ADC der ersten Stufe.In Example 107, the method of any of Examples 101-106 may optionally include injecting the second dither comprising: injecting the second dither into both the first MDAC and a first first stage ADC.

Im Beispiel 108 kann das Verfahren eines der Beispiele 101-107 optional einschließen, dass das Injizieren des zweiten Dithers Folgendes aufweist: Verbinden eines zweiten Dither-Kondensators an einem Summierungsknoten des ersten MDAC mit einer zweiten Dither-Spannung, die dem zweiten Dither entspricht, während einer Haltephase des ersten MDAC; und Hinzufügen einer dritten Dither-Spannung, die dem zweiten Dither entspricht, zu einem analogen Eingang in einen ersten ADC der ersten Stufe.In example 108, the method of one of examples 101-107 may optionally include injecting the second dither comprising: connecting a second dither capacitor to a summing node of the first MDAC at a second dither voltage corresponding to the second dither during a holding phase of the first MDAC; and adding a third dither voltage corresponding to the second dither to an analog input to a first first stage ADC.

Im Beispiel 109 kann das Verfahren eines der Beispiele 101-108 optional einschließen, dass das Injizieren des dritten Dithers Folgendes aufweist: Injizieren des dritten Dithers in ein analoges Eingangssignal in die zweite Stufe.In Example 109, the method of any of Examples 101-108 may optionally include injecting the third dither comprising injecting the third dither into an analog input signal into the second stage.

Im Beispiel 110 kann das Verfahren eines der Beispiele 101-109 optional einschließen, dass das Injizieren des dritten Dithers Folgendes aufweist: Injizieren des dritten Dithers in sowohl einen zweiten MDAC als auch einen zweiten ADC der zweiten Stufe. In example 110, the method of one of examples 101-109 may optionally include injecting the third dither comprising: injecting the third dither into both a second MDAC and a second second stage ADC.

Im Beispiel 111 kann das Verfahren eines der Beispiele 101-110 optional einschließen, dass das Injizieren des dritten Dithers Folgendes aufweist: Verbinden eines dritten Dither-Kondensators an einem Summierungsknoten eines zweiten MDAC der zweiten Stufe mit einer dritten Dither-Spannung, die dem dritten Dither entspricht, während einer Haltephase des zweiten MDAC; und Hinzufügen einer vierten Dither-Spannung, die dem dritten Dither entspricht, zu einem analogen Eingang in einen zweiten ADC der zweiten Stufe.In Example 111, the method of any one of Examples 101-110 may optionally include injecting the third dither comprising: connecting a third dither capacitor to a summing node of a second second stage MDAC having a third dither voltage corresponding to the third dither during a hold phase of the second MDAC; and adding a fourth dither voltage corresponding to the third dither to an analog input to a second second stage ADC.

Im Beispiel 112 kann das Verfahren eines der Beispiele 101-111 optional Folgendes aufweisen: Subtrahieren des dritten Dithers von einem digitalen Signal, das bei der Kalibration des ersten Open-Loop Verstärkers verwendet wird.In Example 112, the method of any of Examples 101-111 may optionally include: subtracting the third dither from a digital signal used in the calibration of the first open-loop amplifier.

Beispiel 201 ist ein Verfahren zur Kickback- und Memory-Kalibration eines Verstärkers, das Folgendes aufweist: Injizieren eines ersten Dithers in eine erste Stufe eines Pipeline-Analog-Digital-Wandlers, wobei sich der Verstärker in der ersten Phase befindet; Injizieren eines zweiten Dithers in eine zweite Stufe des Pipeline-Analog-Digital-Wandlers; Extrahieren eines Kickback-Fehlers durch Korrelieren des zweiten Dithers und eines digitalen Ausgangs der ersten Stufe; Entfernen des Kickback-Fehlers aus dem digitalen Ausgang der ersten Stufe, um einen ersten kalibrierten Ausgang der ersten Stufe zu erzeugen; Extrahieren eines Memory-Fehlers durch Korrelieren des ersten Dithers und des ersten kalibrierten Ausgangs; und Entfernen des Memory-Fehlers aus dem ersten kalibrierten Ausgang, um einen zweiten kalibrierten Ausgang der ersten Stufe zu erzeugen.Example 201 is a method for kickback and memory calibration of an amplifier, comprising: injecting a first dither into a first stage of a pipeline analog-to-digital converter, wherein the amplifier is in the first phase; Injecting a second dither into a second stage of the pipeline analog-to-digital converter; Extracting a kickback error by correlating the second dither and a first stage digital output; Removing the kickback error from the first stage digital output to produce a first calibrated first stage output; Extracting a memory error by correlating the first dither and the first calibrated output; and removing the memory error from the first calibrated output to produce a second calibrated first stage output.

Im Beispiel 202 kann das Verfahren des Beispiels 201 optional einschließen, dass das Injizieren des zweiten Dithers Folgendes aufweist: Injizieren einer Ladung, die dem zweiten Dither entspricht, an einem Summierungsknoten eines multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers in der zweiten Stufe.In example 202, the method of example 201 may optionally include injecting the second dither comprising: injecting a charge corresponding to the second dither at a summing node of a multiplying digital-to-analog converter in the second stage.

Im Beispiel 203 kann das Verfahren des Beispiels 201 oder 202 optional einschließen, dass das Injizieren des zweiten Dithers Folgendes aufweist: Verbinden eines Dither-Kondensators an einem Summierungsknoten eines multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers der zweiten Stufe mit einer Dither-Spannung, die dem zweiten Dither entspricht, während einer Haltephase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers; und Verbinden des Dither-Kondensators mit Masse während einer Abtastphase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers.In example 203, the method of example 201 or 202 may optionally include injecting the second dither comprising: connecting a dither capacitor to a summing node of a second stage multiplying digital-to-analog converter having a dither voltage equal to the second dither Dither corresponds during a hold phase of the multiplying digital-to-analog converter; and connecting the dither capacitor to ground during a sampling phase of the multiplying digital-to-analog converter.

Im Beispiel 204 kann das Verfahren des Beispiels 201 oder 202 optional einschließen, dass das Injizieren des zweiten Dithers Folgendes aufweist: Verbinden eines Dither-Kondensators an einem Summierungsknoten eines multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers der zweiten Stufe mit einer Dither-Spannung, die dem zweiten Dither entspricht, während einer Haltephase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers; und Verbinden des Dither-Kondensators mit einem analogen Eingang der zweiten Stufe während einer Abtastphase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers.In example 204, the method of example 201 or 202 may optionally include injecting the second dither comprising: connecting a dither capacitor to a summing node of a second stage multiplying digital-to-analog converter having a dither voltage equal to the second dither Dither corresponds during a hold phase of the multiplying digital-to-analog converter; and connecting the dither capacitor to a second stage analog input during a sampling phase of the multiplying digital-to-analog converter.

Im Beispiel 205 kann das Verfahren eines der Beispiele 201-204 optional einschließen, dass das Extrahieren des Kickback-Fehlers Folgendes aufweist: Berechnen des Kickback-Fehlers basierend auf einer Digital-Analog-Wandler-Spannung der zweiten Stufe, einer analogen Eingangsspannung in die zweite Stufe und einer Spannung, die dem zweiten Dither entspricht.In example 205, the method of one of examples 201-204 may optionally include extracting the kickback error comprising: calculating the kickback error based on a second-stage digital-to-analog converter voltage, an analog input voltage on the second Stage and a voltage corresponding to the second dither.

Im Beispiel 206 kann das Verfahren eines der Beispiele 201-205 optional einschließen, dass das Extrahieren des Kickback-Fehlers Folgendes aufweist: Berechnen des Kickback-Fehlers basierend auf einer Abtastkapazität der zweiten Stufe, einer parasitären Kapazität an einem Summierungsknoten eines multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers und einer Dither-Injektionskapazität, die zum Injizieren des zweiten Dithers in die zweite Stufe verwendet wird.In example 206, the method of one of examples 201-205 may optionally include extracting the kickback error comprising: calculating the kickback error based on a second stage sampling capacitance, a parasitic capacitance at a summing node of a multiplying digital analog sample Converter and a dither injection capacity, which is used for injecting the second dither in the second stage.

Im Beispiel 207 kann das Verfahren eines der Beispiele 201-206 optional einschließen, dass das Extrahieren des Kickback-Fehlers Folgendes aufweist: Berechnen des Kickback-Fehlers basierend auf einer Digital-Analog-Wandler-Spannung der zweiten Stufe, dem digitalen Ausgang der ersten Stufe und einer Spannung, die dem zweiten Dither entspricht.In Example 207, the method of any of Examples 201-206 may optionally include extracting the kickback error comprising: calculating the kickback error based on a second-stage digital-to-analog converter voltage, the first-stage digital output and a voltage corresponding to the second dither.

Im Beispiel 208 kann das Verfahren eines der Beispiele 201-207 optional einschließen, dass das Extrahieren des Kickback-Fehlers Folgendes aufweist: Berechnen des Kickback-Fehlers basierend auf einer Abtastkapazität der zweiten Stufe und einer Dither-Injektionskapazität, die zum Injizieren des zweiten Dithers in die zweite Stufe verwendet wird.In example 208, the method of one of examples 201-207 may optionally include that extracting the kickback error comprises: calculating the kickback error based on a Second stage sense capacitance and a dither injection capacitance used to inject the second dither into the second stage.

Im Beispiel 209 kann das Verfahren eines der Beispiele 201-208 optional einschließen, dass das Korrelieren des zweiten Dithers und des digitalen Ausgangs der ersten Stufe Folgendes aufweist: Multiplizieren eines Vorzeichens des zweiten Dithers und eines Vorzeichens des digitalen Ausgangs der ersten Stufe, mit einer Schätzung des zweiten Dithers entfernt.In example 209, the method of one of examples 201-208 may optionally include the correlating the second dither and the digital output of the first stage comprising: multiplying a sign of the second dither and a sign of the digital output of the first stage with an estimate removed from the second dither.

Im Beispiel 210 kann das Verfahren eines der Beispiele 201-209 optional einschließen, dass das Korrelieren des ersten Dithers und des ersten kalibrierten Ausgangs Folgendes aufweist: Multiplizieren eines Vorzeichens des ersten Dithers und eines Vorzeichens des ersten kalibrierten Ausgangs der ersten Stufe, mit einer Schätzung des Memory-Fehlers entfernt.In example 210, the method of one of examples 201-209 may optionally include where the correlating of the first dither and the first calibrated output comprises: multiplying a sign of the first dither and a sign of the first calibrated first-stage output with an estimate of the first dither Memory error removed.

Im Beispiel 211 kann das Verfahren eines der Beispiele 201-210 optional einschließen, dass das Extrahieren des Memory-Fehlers Folgendes aufweist: Berechnen des Memory-Fehlers basierend auf einem Memory-Koeffizienten multipliziert mit dem digitalen Ausgang der ersten Stufe.In example 211, the method of one of examples 201-210 may optionally include extracting the memory error comprising: calculating the memory error based on a memory coefficient multiplied by the first-stage digital output.

Im Beispiel 212 kann das Verfahren eines der Beispiele 201-211 optional einschließen, dass das Extrahieren des Memory-Fehlers Folgendes aufweist: Berechnen des Memory-Fehlers basierend auf einem Memory-Koeffizienten multipliziert mit einer Digital-Analog-Wandler-Spannung der zweiten Stufe.In example 212, the method of one of examples 201-211 may optionally include extracting the memory error comprising: calculating the memory error based on a memory coefficient multiplied by a second-stage digital-to-analog converter voltage.

Im Beispiel 213 kann das Verfahren eines der Beispiele 201-212 optional Folgendes einschließen: Injizieren eines dritten Dithers in sowohl den multiplizierenden Digital-Analog-Wandler der zweiten Stufe als auch den Analog-Digital-Wandler der zweiten Stufe.In example 213, the method of any of examples 201-212 may optionally include injecting a third dither into both the second stage multiplying digital to analog converter and the second stage analog to digital converter.

Im Beispiel 214 kann das Verfahren des Beispiels 213 optional einschließen, dass das Extrahieren des Kickback-Fehlers Folgendes aufweist: Berechnen des Kickback-Fehlers ferner basierend auf einer Digital-Analog-Wandler-Spannung der zweiten Stufe, dem digitalen Ausgang der ersten Stufe, einer Spannung, die dem zweiten Dither entspricht, und einer Spannung, die dem dritten Dither entspricht.In example 214, the method of example 213 may optionally include extracting the kickback error comprising: calculating the kickback error further based on a second-stage digital-to-analog converter voltage, the first-stage digital output; Voltage corresponding to the second dither and a voltage corresponding to the third dither.

Im Beispiel 215 kann das Verfahren des Beispiels 213 oder 214 optional einschließen, dass das Extrahieren des Kickback-Fehlers Folgendes aufweist: Berechnen des Kickback-Fehlers ferner basierend auf einer Abtastkapazität der zweiten Stufe, einer parasitären Kapazität an einem Summierungsknoten eines multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers, einer Dither-Injektionskapazität, die zum Injizieren des zweiten Dithers in der zweiten Stufe verwendet wird, und einer Dither-Injektionskapazität, die zum Injizieren des dritten Dithers in der zweiten Stufe verwendet wird.In example 215, the method of example 213 or 214 may optionally include extracting the kickback error comprising: calculating the kickback error further based on a second stage sample capacitance, a parasitic capacitance at a summing node of a multiplying digital analog sample Transducer, a dither injection capacitance used to inject the second dither in the second stage, and a dither injection capacitance used to inject the third dither in the second stage.

Im Beispiel 216 kann das Verfahren eines der Beispiele 213-215 optional einschließen, dass das Injizieren des dritten Dithers in den multiplizierenden Digital-Analog-Wandler Folgendes aufweist: Verbinden eines Dither-Kondensators an einem Summierungsknoten eines multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers der zweiten Stufe mit einer Dither-Spannung, die dem dritten Dither entspricht, während einer Haltephase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers; und Verbinden des Dither-Kondensators mit Masse während einer Abtastphase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers.In example 216, the method of one of examples 213-215 may optionally include injecting the third dither into the multiplying digital to analog converter comprising: connecting a dither capacitor to a summing node of a second stage multiplying digital to analog converter with a dither voltage corresponding to the third dither during a hold phase of the multiplying digital-to-analog converter; and connecting the dither capacitor to ground during a sampling phase of the multiplying digital-to-analog converter.

Im Beispiel 217 kann das Verfahren eines der Beispiele 213-215 optional einschließen, dass das Injizieren eines dritten Dithers in den multiplizierenden Digital-Analog-Wandler Folgendes aufweist: Verbinden eines Dither-Kondensators an einem Summierungsknoten eines multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers der zweiten Stufe mit einer Dither-Spannung, die dem dritten Dither entspricht, während einer Haltephase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers; und Verbinden des Dither-Kondensators mit einem analogen Eingang der zweiten Stufe während einer Abtastphase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers.In example 217, the method of one of examples 213-215 may optionally include injecting a third dither into the multiplying digital to analog converter comprising: connecting a dither capacitor to a summing node of a second stage multiplying digital to analog converter with a dither voltage corresponding to the third dither during a hold phase of the multiplying digital-to-analog converter; and connecting the dither capacitor to a second stage analog input during a sampling phase of the multiplying digital-to-analog converter.

Im Beispiel 218 kann das Verfahren eines der Beispiele 213-217 optional einschließen, dass das Extrahieren des Kickback-Fehlers Folgendes aufweist: Korrelieren des dritten Dithers und eines digitalen Ausgangs der ersten Stufe, mit einer Schätzung des dritten Dithers entfernt.In Example 218, the method of one of Examples 213-217 may optionally include extracting the kickback error comprising correlating the third dither and a first stage digital output with an estimate of the third dither removed.

Beispiel 219 ist ein multiplizierender Digital-Analog-Wandler mit Dither-Injektion, der Folgendes aufweist: einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis zum Durchführen einer Abtastung und einer Digital-Analog-Umwandlung und zum Erzeugen eines Restsignals an einem Summierungsknoten; einen Verstärker zum Verstärken des Restsignals; und einen ersten Kondensator, der mit dem Summierungsknoten gekoppelt ist, zum Injizieren eines Kalibrations-Dithers am Summierungsknoten, wobei der erste Kondensator während einer Abtastphase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers mit einem Eingang in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis verbunden ist.Example 219 is a multiplying digital-to-analog converter with dither injection, comprising: a switched capacitor circuit for performing sampling and digital-to-analog conversion and generating a residual signal at a summing node; an amplifier for amplifying the residual signal; and a first capacitor coupled to the summing node for injecting a calibration dither at the summing node, wherein the first capacitor during a Scanning phase of the multiplying digital-to-analog converter is connected to an input in the switched capacitor circuit.

Im Beispiel 220 kann der multiplizierende Digital-Analog-Wandler des Beispiel 219 optional Folgendes aufweisen: einen zweiten Kondensator, der mit dem Summierungsknoten gekoppelt ist, zum Injizieren eines Linearisierungs-Dithers am Summierungsknoten, wobei der zweite Kondensator während der Abtastphase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers mit Masse verbunden ist.In Example 220, the multiplying digital-to-analog converter of Example 219 may optionally include a second capacitor coupled to the summing node for injecting a linearization dither at the summing node, the second capacitor during the sampling phase of the multiplying digital-analog Converter connected to ground.

Im Beispiel 221 kann der multiplizierende Digital-Analog-Wandler des Beispiel 219 optional Folgendes aufweisen: einen zweiten Kondensator, der mit dem Summierungsknoten gekoppelt ist, zum Injizieren eines Linearisierungs-Dithers am Summierungsknoten, wobei der zweite Kondensator während der Abtastphase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers mit dem Eingang in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis verbunden ist.In Example 221, the multiplying digital-to-analog converter of Example 219 may optionally include a second capacitor coupled to the summing node for injecting a linearization dither at the summing node, the second capacitor during the sampling phase of the multiplying digital-analog Converter connected to the input to the switched capacitor circuit.

Beispiel 222 ist ein multiplizierender Digital-Analog-Wandler mit Dither-Injektion, der Folgendes aufweist: einen Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis zum Durchführen einer Abtastung und einer Digital-Analog-Umwandlung und zum Erzeugen eines Restsignals an einem Summierungsknoten; einen Verstärker zum Verstärken des Restsignals; und einen ersten Kondensator, der mit dem Summierungsknoten gekoppelt ist, zum Injizieren eines Kalibrations-Dithers am Summierungsknoten, wobei der erste Kondensator während einer Abtastphase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers mit Masse verbunden ist.Example 222 is a multiplying digital-to-analog converter with dither injection, comprising: a switched capacitor circuit for performing sampling and digital-to-analog conversion and for generating a residual signal at a summing node; an amplifier for amplifying the residual signal; and a first capacitor coupled to the summing node for injecting a calibration dither at the summing node, the first capacitor being connected to ground during a sampling phase of the multiplying digital to analog converter.

Im Beispiel 223 kann der multiplizierende Digital-Analog-Wandler des Beispiel 222 optional Folgendes aufweisen: einen zweiten Kondensator, der mit dem Summierungsknoten gekoppelt ist, zum Injizieren eines Linearisierungs-Dithers am Summierungsknoten, wobei der zweite Kondensator während der Abtastphase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers mit Masse verbunden ist.In Example 223, the multiplying digital to analog converter of Example 222 may optionally include a second capacitor coupled to the summing node for injecting a linearization dither at the summing node, the second capacitor during the sampling phase of the multiplying digital analog Converter connected to ground.

Im Beispiel 224 kann der multiplizierende Digital-Analog-Wandler des Beispiel 222 optional Folgendes aufweisen: einen zweiten Kondensator, der mit dem Summierungsknoten gekoppelt ist, zum Injizieren eines Linearisierungs-Dithers am Summierungsknoten, wobei der zweite Kondensator während der Abtastphase des multiplizierenden Digital-Analog-Wandlers mit einem Eingang in den Geschalteter-Kondensator-Schaltkreis verbunden ist.In Example 224, the multiplying digital-to-analog converter of Example 222 may optionally include a second capacitor coupled to the summing node for injecting a linearization dither at the summing node, the second capacitor during the sampling phase of the multiplying digital-analog Converter is connected to an input in the switched capacitor circuit.

Beispiel 301 ist ein Verfahren zum Kalibrieren einer Verstärkung eines Open-Loop Verstärkers, das Folgendes aufweist: Bestimmen, durch einen Digitalkalibrationsblock, eines Steuerparameters zum Steuern einer Verstärkung des Open-Loop Verstärkers in einer digitalen Domäne; und Abstimmen eines oder mehrerer Teile des Open-Loop Verstärkers in einer analogen Domäne basierend auf dem Steuerparameter.Example 301 is a method of calibrating a gain of an open loop amplifier, comprising: determining, by a digital calibration block, a control parameter to control a gain of the open loop amplifier in a digital domain; and tuning one or more portions of the open-loop amplifier in an analog domain based on the control parameter.

Im Beispiel 302 kann das Verfahren des Beispiels 301 optional einschließen, dass das Bestimmen eines Steuerparameters Folgendes aufweist: Korrelieren eines Kalibrations-Dithers gegenüber eines Ausgangssignals des Open-Loop Verstärkers, mit einer Schätzung des Kalibrations-Dithers entfernt, wobei die Schätzung des Kalibrations-Dithers auf einer idealen Verstärkung des Open-Loop Verstärkers und dem Kalibrations-Dither basiert; und Aktualisieren einer Schätzung des Steuerparameters basierend auf einem Ergebnis des Korrelierens.In example 302, the method of example 301 may optionally include determining a control parameter comprising: correlating a calibration dither versus an output of the open-loop amplifier with an estimate of the calibration dither removed, wherein the estimate of the calibration dither based on an ideal gain of the open-loop amplifier and the calibration dither; and updating an estimate of the control parameter based on a result of the correlating.

Im Beispiel 303 kann das Verfahren des Beispiels 301 oder 302 optional einschließen, dass das Abstimmen des einen oder der mehreren Teile des Open-Loop Verstärkers Folgendes aufweist: Steuern einer Stromquelle im Open-Loop Verstärker basierend auf dem Steuerparameter.In example 303, the method of example 301 or 302 may optionally include tuning the one or more portions of the open loop amplifier to: controlling a current source in the open loop amplifier based on the control parameter.

Im Beispiel 304 kann das Verfahren eines der Beispiele 301-303 optional einschließen, dass das Abstimmen des einen oder der mehreren Teile des Open-Loop Verstärkers Folgendes aufweist: Variieren eines Lastwiderstands im Open-Loop Verstärker basierend auf dem Steuerparameter.In example 304, the method of one of examples 301-303 may optionally include the tuning of the one or more portions of the open loop amplifier comprising: varying a load resistance in the open loop amplifier based on the control parameter.

Im Beispiel 305 kann das Verfahren eines der Beispiele 301-304 optional einschließen, dass das Abstimmen des einen oder der mehreren Teile des Open-Loop Verstärkers Folgendes aufweist: Steuern eines Lastwiderstands im Open-Loop Verstärker basierend auf dem Steuerparameter.In example 305, the method of one of examples 301-304 may optionally include the tuning of the one or more portions of the open loop amplifier comprising: controlling a load resistance in the open loop amplifier based on the control parameter.

Im Beispiel 306 kann das Verfahren eines der Beispiele 301-305 optional einschließen, dass das Abstimmen des einen oder der mehreren Teile des Open-Loop Verstärkers Folgendes aufweist: Variieren eines Source-Degeneration-Widerstands im Open-Loop Verstärker basierend auf dem Steuerparameter.In example 306, the method of one of examples 301-305 may optionally include tuning the one or more portions of the open loop amplifier to: varying a source degeneration resistance in the open loop amplifier based on the control parameter.

Beispiel 307 ist eine Frontend-Schaltung zu einem Analog-Digital-Wandler, die Folgendes aufweist: ein variables Dämpfungsglied zum Empfangen eines analogen Eingangssignals; einen Verstärker mit variabler Verstärkung zum Empfangen eines Ausgangs des variablen Dämpfungsglieds, wobei der Verstärker mit variabler Verstärkung einen Open-Loop Verstärker aufweist; eine Track-and-Hold-Schaltung zum Tracken und Halten eines Ausgangs des Verstärkers mit variabler Verstärkung, wobei ein Ausgang der Track-and-Hold-Schaltung durch den Analog-Digital-Wandler digitalisiert werden soll. Example 307 is a front-end circuit to an analog-to-digital converter, comprising: a variable attenuator for receiving an analog input signal; a variable gain amplifier for receiving an output of the variable attenuator, the variable gain amplifier having an open loop amplifier; a track and hold circuit for tracking and holding an output of the variable gain amplifier, wherein an output of the track and hold circuit is to be digitized by the analog to digital converter.

Im Beispiel 308 kann die Frontend-Schaltung des Beispiels 307 optional Folgendes aufweisen: das variable Dämpfungsglied soll einen Eingangshub in den Verstärker mit variabler Verstärkung reduzieren.In example 308, the front end circuit of example 307 may optionally include: the variable attenuator to reduce an input swing into the variable gain amplifier.

Im Beispiel 309 kann die Frontend-Schaltung des Beispiels 307 oder 308 optional Folgendes aufweisen: das variable Dämpfungsglied soll den Ausgang mit einer festen Impedanz erzeugen, die von einer Dämpfungseinstellung des variablen Dämpfungsglieds unabhängig ist.In example 309, the front-end circuit of example 307 or 308 may optionally include: the variable attenuator to generate the output with a fixed impedance that is independent of a damping setting of the variable attenuator.

Im Beispiel 310 kann die Frontend-Schaltung eines der Beispiele 307-309 optional Folgendes aufweisen: das variable Dämpfungsglied soll eine grobe Verstärkungsanpassung bereitstellen.In example 310, the front-end circuit of any of examples 307-309 may optionally include: the variable attenuator to provide a coarse gain adjustment.

Im Beispiel 311 kann die Frontend-Schaltung eines der Beispiele 307-310 optional das variable Dämpfungsglied aufweisen, das Folgendes aufweist: ein Netzwerk von Schaltern und Widerständen; und wobei das Netzwerk durch Steuern von Zuständen der Schalter konfigurierbar ist, um eine Menge an Widerstand, die zum Dämpfen des analogen Eingangssignals nutzbar ist, zu variieren.In example 311, the front-end circuit of any of examples 307-310 may optionally include the variable attenuator, comprising: a network of switches and resistors; and wherein the network is configurable by controlling states of the switches to vary an amount of resistance usable for attenuating the analog input signal.

Im Beispiel 312 kann die Frontend-Schaltung eines der Beispiele 307-311 optional aufweisen, dass der Verstärker mit variabler Verstärkung eine feine Verstärkungsanpassung bereitstellen soll.In example 312, the front-end circuit of any of examples 307-311 may optionally include the variable gain amplifier to provide fine gain adjustment.

Im Beispiel 313 kann die Frontend-Schaltung eines der Beispiele 307-312 optional aufweisen, dass der Open-Loop Verstärker eine Stromquelle aufweist, die für eine feine Verstärkungsanpassung des Open-Loop Verstärkers anpassbar ist.In example 313, the front-end circuit of any of examples 307-312 may optionally include the open-loop amplifier having a current source that is adaptable for fine gain adjustment of the open-loop amplifier.

Im Beispiel 314 kann die Frontend-Schaltung eines der Beispiele 307-313 optional einschließen, dass der Verstärker mit variabler Verstärkung ferner Folgendes aufweist: eine analoge Tracking-Schaltung zum Ansteuern eines Lastwiderstand des Open-Loop Verstärkers und Linearisieren des Open-Loop Verstärkers.In example 314, the front end circuit of any of examples 307-313 may optionally include the variable gain amplifier further comprising: an analog tracking circuit for driving a load resistor of the open loop amplifier and linearizing the open loop amplifier.

Im Beispiel 315 kann die Frontend-Schaltung eines der Beispiele 307-314 optional einschließen, dass der Verstärker mit variabler Verstärkung ferner Folgendes aufweist: eine Dither-Injektionsschaltung, die mit Ausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers gekoppelt ist, um ein Dither, das zum Extrahieren von Nicht-Idealzuständen des Open-Loop Verstärkers nutzbar ist, zu injizieren.In example 315, the front end circuit of one of examples 307-314 may optionally include the variable gain amplifier further comprising: a dither injection circuit coupled to output nodes of the open loop amplifier for extracting a dither of non-ideal states of the open-loop amplifier is usable to inject.

Im Beispiel 316 kann die Frontend-Schaltung eines der Beispiele 307-315 optional einschließen, dass die Track-and-Hold-Schaltung Folgendes aufweist: einen Puffer; ein Abtastnetzwerk im Anschluss an den Puffer; und einen weiteren Open-Loop Verstärker im Anschluss an das Abtastnetzwerk.In example 316, the front-end circuit may optionally include one of examples 307-315, such that the track-and-hold circuit comprises: a buffer; a scan network following the buffer; and another open-loop amplifier following the sampling network.

Im Beispiel 317 kann die Frontend-Schaltung des Beispiels 316 optional einschließen, dass das Abtastnetzwerk Folgendes aufweist: einen Dither-Injektionsschaltkreis zum Injizieren eines Dithers, das zum Kalibrieren eines Schaltkreises, der einem Dither-Injektionspunkt nachgeschaltet ist, nutzbar ist.In example 317, the frontend circuitry of example 316 may optionally include the sensing network comprising: a dither injection circuit for injecting a dither useful for calibrating a circuit subsequent to a dither injection point.

Beispiel 401 ist ein Pipeline-Analog-Digital-Wandler (ADC) mit gemeinsamer Nutzung eines Verstärkers, der Folgendes aufweist: eine erste Stufe zum Empfangen und Abtasten eines analogen Eingangssignals des Pipeline-ADC; einen gemeinsam genutzten Open-Loop Verstärker zum Verstärken eines ersten Signals, das in der ersten Stufe während eines ersten Zeitraums erzeugt wird, und zum Verstärken eines zweiten Restsignals, das in der zweiten Stufe während eines zweiten Zeitraums erzeugt wird; und eine zweite Stufe zum Empfangen und Abtasten des ersten verstärkten Restsignals.Example 401 is a pipelined analog to digital converter (ADC) sharing an amplifier, comprising: a first stage for receiving and sampling an analog input signal of the pipeline ADC; a shared open-loop amplifier for amplifying a first signal generated in the first stage during a first time period and amplifying a second residual signal generated in the second stage during a second time period; and a second stage for receiving and sampling the first amplified residual signal.

Im Beispiel 402 kann der Pipeline-ADC des Beispiels 401 optional Folgendes einschließen: die erste Stufe weist eine Geschalteter-Kondensator-Schaltung zum Durchführen einer Abtastung des analogen Eingangssignals und einer Digital-Analog-Umwandlung auf; und die zweite Stufe weist eine zweite Geschalteter-Kondensator-Schaltung zum Durchführen einer Abtastung des ersten verstärkten Restsignals und einer Digital-Analog-Umwandlung auf.In example 402, the pipeline ADC of example 401 may optionally include: the first stage includes a switched capacitor circuit for sampling the analog input signal and digital-to-analog conversion; and the second stage comprises a second switched capacitor circuit for sampling the first amplified residual signal and a digital-to-analogue conversion.

Im Beispiel 403 kann der Pipeline-ADC des Beispiels 401 oder 402 optional einschließen, dass die erste Stufe erste Schalter an ersten Summierungsknoten der ersten Stufe zum Verbinden der ersten Summierungsknoten der ersten Stufe mit Eingängen des gemeinsam genutzten Open-Loop Verstärkers während des ersten Zeitraums aufweist; und die zweite Stufe zweite Schalter an zweiten Summierungsknoten der zweiten Stufe zum Verbinden der zweiten Summierungsknoten der zweiten Stufe mit Eingängen des gemeinsam genutzten Open-Loop Verstärkers während des zweiten Zeitraums aufweist. In example 403, the pipeline ADC of example 401 or 402 may optionally include the first stage having first switches at first summation nodes of the first stage for connecting the first summation nodes of the first stage to inputs of the shared open loop amplifier during the first time period ; and the second stage comprises second switches at second summation nodes of the second stage for connecting the second summation nodes of the second stage to inputs of the shared open-loop amplifier during the second time period.

Im Beispiel 404 kann der Pipeline-ADC eines der Beispiele 401-403 optional Folgendes einschließen: die erste Stufe weist dritte Schalter an ersten Summierungsknoten der ersten Stufe zum Verbinden der ersten Summierungsknoten der ersten Stufe mit einer Gleichtaktspannung auf; und die zweite Stufe weist vierte Schalter an zweiten Summierungsknoten der zweiten Stufe zum Verbinden der zweiten Summierungsknoten der zweiten Stufe mit der Gleichtaktspannung auf.In example 404, the pipeline ADC of one of examples 401-403 may optionally include: the first stage having third switches at first summation nodes of the first stage for connecting the first summation nodes of the first stage to a common mode voltage; and the second stage has fourth switches at second summing nodes of the second stage for connecting the second summing nodes of the second stage to the common mode voltage.

Im Beispiel 405 kann der Pipeline-ADC eines der Beispiele 401-404 optional Folgendes einschließen: die erste Stufe weist einen fünften Schalter auf, der die ersten Summierungsknoten der ersten Stufe miteinander verbindet; und die zweite Stufe weist einen sechsten Schalter auf, der die zweiten Summierungsknoten der zweiten Stufe miteinander verbindet.In example 405, the pipeline ADC of one of examples 401-404 may optionally include: the first stage having a fifth switch interconnecting the first summation nodes of the first stage; and the second stage has a sixth switch interconnecting the second second stage summing nodes.

Im Beispiel 406 kann der Pipeline-ADC des Beispiels 404 oder 405 optional Folgendes einschließen: die dritten Schalter gehen von geöffnet zu geschlossen über, während die ersten Schalter geschlossen sind, um die ersten Summierungsknoten zurückzusetzen; und die vierten Schalter gehen von geöffnet zu geschlossen über, während die zweiten Schalter geschlossen sind, um die zweiten Summierungsknoten zurückzusetzen.In example 406, the pipeline ADC of example 404 or 405 may optionally include: the third switches transition from open to closed while the first switches are closed to reset the first summation nodes; and the fourth switches transition from open to closed while the second switches are closed to reset the second summing nodes.

Im Beispiel 407 kann der Pipeline-ADC des Beispiels 405 oder 406 optional Folgendes einschließen: die dritten Schalter und der fünfte Schalter gehen von geöffnet zu geschlossen über, während die ersten Schalter geschlossen sind, um die ersten Summierungsknoten zurückzusetzen; und die vierten Schalter und der sechste Schalter gehen von geöffnet zu geschlossen über, während die zweiten Schalter geschlossen sind, um die zweiten Summierungsknoten zurückzusetzen.In example 407, the pipeline ADC of example 405 or 406 may optionally include: the third switches and the fifth switch transitioning from open to closed while the first switches are closed to reset the first summing nodes; and the fourth switches and the sixth switch transition from open to closed while the second switches are closed to reset the second summing nodes.

Im Beispiel 408 kann der Pipeline-ADC eines der Beispiele 401-407 optional Folgendes einschließen: die erste Stufe weist siebte Schalter zum Verbinden von Abtastkondensatoren der ersten Stufe auf, um das analoge Eingangssignal zu empfangen und abzutasten; und die zweite Stufe weist achte Schalter zum Verbinden von Abtastkondensatoren der zweiten Stufe auf, um das erste verstärkte Restsignal zu empfangen und abzutasten.In Example 408, the pipeline ADC of any of Examples 401-407 may optionally include: the first stage having seventh switches for connecting first stage sampling capacitors to receive and sample the analog input signal; and the second stage includes eighth switches for connecting second stage sampling capacitors to receive and sample the first amplified residual signal.

Im Beispiel 409 kann der Pipeline-ADC des Beispiels 408 optional Folgendes einschließen: die siebten Schalter gehen von geöffnet zu geschlossen über, nachdem die dritten Schalter und der fünfte Schalter geschlossen werden, um Kapazitäten an den ersten Summierungsknoten zurückzusetzen; und die achten Schalter gehen von geöffnet zu geschlossen über, nachdem die vierten Schalter und der sechste Schalter geschlossen werden, um Kapazitäten an den zweiten Summierungsknoten zurückzusetzen.In example 409, the pipeline ADC of example 408 may optionally include: the seventh switches transitioning from open to closed after the third switches and the fifth switch are closed to reset capacitances to the first summing node; and the eighth switches transition from open to closed after the fourth switches and the sixth switch are closed to reset capacitances to the second summing node.

Im Beispiel 410 kann der Pipeline-ADC eines der Beispiele 401-409 optional Folgendes einschließen: die erste Stufe weist einen ersten Dither-Kondensator zum Injizieren eines ersten Dithers auf; die zweite Stufe weist einen zweiten Dither-Kondensator zum Injizieren eines zweiten Dithers auf; und das erste Dither und das zweite Dither sind nutzbar, um Kickback- und Memory-Fehler, die die erste Stufe und die zweite Stufe beeinträchtigen, zu extrahieren.In example 410, the pipeline ADC of one of examples 401-409 may optionally include: the first stage includes a first dither capacitor for injecting a first dither; the second stage has a second dither capacitor for injecting a second dither; and the first dither and the second dither are usable to extract kickback and memory errors affecting the first stage and the second stage.

Im Beispiel 411 kann der Pipeline-ADC des Beispiels 410 optional Folgendes einschließen: der zweite Dither-Kondensator ist während einer Abtastphase der zweiten Stufe mit einem Eingang der zweiten Stufe verbunden.In example 411, the pipeline ADC of example 410 may optionally include: the second dither capacitor is coupled to a second stage input during a second stage sampling phase.

Beispiel 412 ist ein zeitverschachtelter Analog-Digital-Wandler (ADC) mit gemeinsamer Nutzung eines Verstärkers, der Folgendes aufweist: eine erste Geschalteter-Kondensator-Schaltung eines ersten ADC zum Empfangen und Abtasten eines analogen Eingangssignals; eine zweite Geschalteter-Kondensator-Schaltung eines zweiten ADC zum Empfangen und Abtasten des analogen Eingangssignals; und einen gemeinsam genutzten Open-Loop Verstärker zum Verstärken eines ersten Restsignals, das in der ersten Geschalteter-Kondensator-Schaltung während einer ersten Periode erzeugt wird, und zum Verstärken eines zweiten Restsignals, das in der zweiten Geschalteter-Kondensator-Schaltung während einer zweiten Periode erzeugt wird.Example 412 is a time shared analog to digital converter (ADC) sharing an amplifier, comprising: a first switched capacitor circuit of a first ADC for receiving and sampling an analog input signal; a second switched capacitor circuit of a second ADC for receiving and sampling the analog input signal; and a shared open loop amplifier for amplifying a first residual signal generated in the first switched capacitor circuit during a first period and amplifying a second residual signal in the second switched capacitor circuit during a second period is produced.

Im Beispiel 413 kann der zeitverschachtelte ADC des Beispiels 412 optional Folgendes einschließen: die erste Stufe weist erste Schalter an ersten Summierungsknoten der ersten Geschalteter-Kondensator-Schaltung zum Verbinden der ersten Summierungsknoten mit Eingängen des gemeinsam genutzten Open-Loop Verstärkers während des ersten Zeitraums auf; und die zweite Stufe weist zweite Schalter an zweiten Summierungsknoten der zweiten Geschalteter-Kondensator-Schaltung zum Verbinden der zweiten Summierungsknoten mit Eingängen des gemeinsam genutzten Open-Loop Verstärkers während des zweiten Zeitraums auf. In Example 413, the time-interleaved ADC of Example 412 may optionally include: the first stage having first switches at first summing nodes of the first switched capacitor circuit for connecting the first summing nodes to inputs of the shared open loop amplifier during the first time period; and the second stage has second switches at second summing nodes of the second switched capacitor circuit for connecting the second summing nodes to inputs of the shared open-loop amplifier during the second time period.

Im Beispiel 414 kann der zeitverschachtelte ADC des Beispiels 412 oder 413 optional einschließen, dass die erste Geschalteter-Kondensator-Schaltung einen ersten Dither-Kondensator zum Injizieren eines ersten Dithers aufweist; die zweite Geschalteter-Kondensator-Schaltung einen zweiten Dither-Kondensator zum Injizieren eines zweiten Dithers aufweist; und das erste Dither und das zweite Dither nutzbar sind, um Kickback- und Memory-Fehler, die die erste Geschalteter-Kondensator-Schaltung und die zweite Geschalteter-Kondensator-Schaltung beeinträchtigen, und einen Fehler, der durch Koppeln zwischen der ersten Geschalteter-Kondensator-Schaltung und der zweiten Geschalteter-Kondensator-Schaltung bewirkt wird, zu extrahieren.In example 414, the time-interleaved ADC of example 412 or 413 may optionally include the first switched capacitor circuit having a first dither capacitor for injecting a first dither; the second switched capacitor circuit comprises a second dither capacitor for injecting a second dither; and the first dither and the second dither are operable to cause kickback and memory errors affecting the first switched capacitor circuit and the second switched capacitor circuit and an error caused by coupling between the first switched capacitor Circuit and the second switched capacitor circuit is caused to extract.

Im Beispiel 415 kann der zeitverschachtelte ADC des Beispiels 414 optional Folgendes einschließen: der erste Dither-Kondensator ist während einer Abtastphase der ersten Geschalteter-Kondensator-Schaltung mit einem Eingang des zeitverschachtelten ADC verbunden; und der zweite Dither-Kondensator ist während einer Abtastphase der zweiten Geschalteter-Kondensator-Schaltung mit dem Eingang des zeitverschachtelten ADC verbunden.In Example 415, the time-interleaved ADC of Example 414 may optionally include: the first dither capacitor connected to an input of the time-interleaved ADC during a sample phase of the first switched capacitor circuit; and the second dither capacitor is connected to the input of the time interleaved ADC during a sampling phase of the second switched capacitor circuit.

Beispiel 416 ist ein Verfahren zur gemeinsamen Nutzung eines Open-Loop Verstärkers, das Folgendes aufweist: Verbinden von ersten Summierungsknoten einer ersten Geschalteter-Kondensator-Schaltung, die ein erstes Restsignal aufweist, während einer ersten Periode mit einem gemeinsam genutzten Open-Loop Verstärker; Verstärken, durch den gemeinsam genutzten Open-Loop Verstärker, des ersten Restsignals während der ersten Periode; und Verbinden von zweiten Summierungsknoten einer zweiten Geschalteter-Kondensator-Schaltung, die ein zweites Restsignal aufweist, während einer zweiten Periode mit einem gemeinsam genutzten Open-Loop Verstärker; und Verstärken, durch den gemeinsam genutzten Open-Loop Verstärker, des zweiten Restsignals während der zweiten Periode.Example 416 is a method of sharing an open loop amplifier, comprising: connecting first summing nodes of a first switched capacitor circuit having a first residual signal during a first period with a shared open loop amplifier; Amplifying, by the shared open-loop amplifier, the first residual signal during the first period; and connecting second summing nodes of a second switched capacitor circuit having a second residual signal during a second period to a shared open-loop amplifier; and amplifying, by the shared open-loop amplifier, the second residual signal during the second period.

Im Beispiel 417 kann das Verfahren des Beispiels 416 optional Folgendes einschließen: Zurücksetzen der ersten Summierungsknoten zu einer Gleichtaktspannung, bevor der gemeinsam genutzte Open-Loop Verstärker das zweite Restsignal verstärkt.In example 417, the method of example 416 may optionally include: resetting the first summing node to a common-mode voltage before the shared open-loop amplifier amplifies the second residual signal.

Im Beispiel 418 kann das Verfahren des Beispiels 416 oder 417 optional Folgendes einschließen: Zurücksetzen von Kapazitäten an den ersten Summierungsknoten; und Verbinden der ersten Geschalteter-Kondensator-Schaltung mit einem Eingang nach dem Zurücksetzen von Kapazitäten an den ersten Summ ierungsknoten.In example 418, the method of example 416 or 417 may optionally include: resetting capacitances to the first summing node; and connecting the first switched capacitor circuit to an input after resetting capacitances to the first summing node.

Im Beispiel 419 kann das Verfahren eines der Beispiele 416-418 optional Folgendes einschließen: Injizieren eines ersten Dithers in die erste Geschalteter-Kondensator-Schaltung; und Injizieren eines zweiten Dithers in die erste Geschalteter-Kondensator-Schaltu ng.In example 419, the method of one of examples 416-418 may optionally include: injecting a first dither into the first switched capacitor circuit; and injecting a second dither into the first switched capacitor circuit.

Im Beispiel 420 kann das Verfahren des Beispiels 419 optional Folgendes einschließen: Extrahieren eines oder mehrerer Fehler basierend auf dem ersten Dither und dem zweiten Dither.In example 420, the method of example 419 may optionally include: extracting one or more errors based on the first dither and the second dither.

Variationen und ImplementierungenVariations and implementations

Verstärker können in Pipeline-ADCs und Pipeline-SAR-ADCs als Zwischenstufenverstärker aufgefunden werden. Die Verstärker können in manchen Fällen Verstärkungen in Hochgeschwindigkeits-Track-and-Hold-Schaltungen implementieren und bereitstellen. Die Verstärkerstrukturen können Open-Loop Verstärker sein und die Verstärkerstrukturen können in MDACs und Abtastern von Hochgeschwindigkeits-ADCs verwendet werden. Die Verstärker können ohne Rücksetzung und mit unvollständiger Einschwingung eingesetzt werden, um ihre Geschwindigkeit zu maximieren und ihren Leistungsverbrauch zu minimieren. Die Verstärker können kalibriert werden, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern.Amplifiers can be found in pipeline ADCs and pipeline SAR ADCs as interstage amplifiers. The amplifiers may in some cases implement and provide gains in high-speed track-and-hold circuits. The amplifier structures can be open-loop amplifiers, and the amplifier structures can be used in MDACs and high-speed ADC samplers. The amplifiers can be used without reset and with incomplete oscillation to maximize their speed and minimize their power consumption. The amplifiers can be calibrated to improve performance.

Es wird angemerkt, dass die oben mit Bezug auf die Figuren besprochenen Aktivitäten auf beliebige integrierte Schaltungen anwendbar sind, die eine Verarbeitung analoger Signale und Umwandeln der analogen Signale in digitale Signale unter Verwendung eines oder mehrerer ADCs einschließen. Die Merkmale können besonders für Hochgeschwindigkeits-ADCs vorteilhaft sein, bei denen Eingangsfrequenzen relativ hoch im Gigahertzbereich liegen. Der ADC kann bei medizinischen Systemen, wissenschaftlichen Systemen, drahtlosen und verdrahteten Kommunikationssystemen (insbesondere Systemen, die eine hohe Abtastrate benötigen), Radar, industrieller Prozesskontrolle, Audio- und Videogeräten, Instrumentierung und anderen Systemen, die ADCs verwenden, anwendbar sein. Der Grad an Leistungsfähigkeit, der durch Hochgeschwindigkeits-ADCs geboten wird, kann insbesondere für Produkte und Systeme in anspruchsvollen Märkten vorteilhaft sein, wie etwa Hochgeschwindigkeitskommunikationen, medizinischer Bildgebung, Synthetic Aperture Radar, Kommunikationssystem mit digitaler Strahlformung, Breitbandkommunikationssystemen, Hochleistungsbildgebung und fortgeschrittenen Prüf-/Messsystemen (Oszilloskopen).It is noted that the activities discussed above with reference to the figures are applicable to any integrated circuits including processing analog signals and converting the analog signals to digital signals using one or more ADCs. The features can especially advantageous for high-speed ADCs where input frequencies are relatively high in the gigahertz range. The ADC may be applicable to medical systems, scientific systems, wireless and wired communication systems (especially systems requiring a high sampling rate), radar, industrial process control, audio and video equipment, instrumentation, and other systems using ADCs. The level of performance afforded by high speed ADCs may be particularly advantageous for products and systems in demanding markets, such as high speed communications, medical imaging, synthetic aperture radar, digital beamforming communication system, broadband communication systems, high performance imaging, and advanced test / measurement systems (oscilloscope).

Die vorliegende Offenbarung schließt Vorrichtungen ein, die die hierin beschriebenen verschiedenen Verfahren durchführen können. Die Vorrichtungen können eine geeignete Kombination von Mitteln zum Implementieren/Ausführen eines beliebigen der hierin beschriebenen Verfahren aufweisen. Derartige Vorrichtungen können einen Schaltkreis aufweisen, der durch die Figuren veranschaulicht und hierin beschrieben wird. Teile verschiedener Vorrichtungen können einen elektronischen Schaltkreis zum Durchführen der hierin beschriebenen Funktionen aufweisen. Der Schaltkreis kann in einer analogen Domäne, einer digitalen Domäne oder in einer Mischsignaldomäne betrieben werden. In manchen Fällen können ein oder mehrere Teile der Vorrichtung durch einen Prozessor bereitgestellt werden, der speziell zum Ausführen der hierin beschriebenen Funktionen (z. B. steuerbezogenen Funktionen, timingbezogenen Funktionen) ausgebildet ist. In manchen Fällen kann dieser Prozessor ein On-Chip-Prozessor mit dem ADC sein. Der Prozessor kann eine oder mehrere anwendungsspezifische Komponenten aufweisen oder kann programmierbare Logikgatter aufweisen, die zum Ausführen der hier beschriebenen Funktionen ausgebildet sind. In manchen Fällen kann der Prozessor zum Durchführen der hierin beschriebenen Funktionen durch Ausführen einer oder mehrerer Anweisungen, die auf einem oder mehreren nichtflüchtigen Computermedien gespeichert sind, ausgebildet sein.The present disclosure includes devices that can perform the various methods described herein. The devices may include a suitable combination of means for implementing any of the methods described herein. Such devices may include a circuit illustrated by the figures and described herein. Portions of various devices may include an electronic circuit for performing the functions described herein. The circuit can operate in an analog domain, a digital domain, or a mixed signal domain. In some cases, one or more portions of the device may be provided by a processor specifically designed to perform the functions described herein (eg, control-related functions, timing-related functions). In some cases, this processor may be an on-chip processor with the ADC. The processor may include one or more application specific components or may include programmable logic gates configured to perform the functions described herein. In some cases, the processor may be configured to perform the functions described herein by executing one or more instructions stored on one or more non-transitory computer media.

Es ist auch zwingend notwendig, darauf hinzuweisen, dass alle der Spezifikationen, Abmessungen und Beziehungen, die hierin umrissen sind (z. B. die Anzahl an Prozessoren, Logikoperationen usw.), lediglich zu beispielhaften und lehrenden Zwecken dargelegt sind. Derartige Informationen können beträchtlich variiert werden, ohne vom Gedanken der vorliegenden Offenbarung oder dem Schutzumfang der angehängten Ansprüche oder den hierin beschriebenen Beispielen abzuweichen. Die Spezifikationen gelten lediglich für ein nichtbeschränkendes Beispiel und dementsprechend sollten sie derart ausgelegt werden. Bei der vorausgehenden Beschreibung wurden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf bestimmte Prozessor- und/oder Komponentenanordnungen beschrieben. Verschiedene Modifikationen und Änderungen können an derartigen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von dem Schutzumfang der angehängten Ansprüche oder den hierin beschriebenen Beispielen abzuweichen. Die Beschreibung und Zeichnungen sind dem entsprechend in einem veranschaulichenden und nicht in einem beschränkenden Sinn aufzufassen.It is also imperative to note that all of the specifications, dimensions, and relationships outlined herein (eg, the number of processors, logic operations, etc.) are set forth for exemplary and instructional purposes only. Such information may be varied considerably without departing from the spirit of the present disclosure or the scope of the appended claims or the examples described herein. The specifications are only for a non-limiting example and accordingly they should be construed as such. In the foregoing description, exemplary embodiments have been described with reference to certain processor and / or component arrangements. Various modifications and changes may be made to such embodiments without departing from the scope of the appended claims or the examples described herein. Accordingly, the description and drawings are to be considered in an illustrative rather than a limiting sense.

Es wird angemerkt, dass mit den zahlreichen hierin bereitgestellten Beispielen Interaktionen hinsichtlich zwei, drei, vier oder mehr elektrischen Komponenten oder Teilen beschrieben sein können. Jedoch erfolgte dies lediglich zu Klarheits- und Beispielszwecken. Es versteht sich, dass das System auf eine beliebige geeignete Weise zusammengesetzt sein kann. Zusammen mit ähnlichen Gestaltungsalternativen können beliebige der veranschaulichten Komponenten, Module, Blöcke und Elemente der Figuren in verschiedenen möglichen Konfigurationen kombiniert werden, die alle klar innerhalb des breiten Schutzumfangs dieser Beschreibung liegen. In gewissen Fällen kann es einfacher sein, eine oder mehrere der Funktionalitäten eines gegebenen Satzes von Flüssen durch lediglich Bezugnahme auf eine begrenzte Anzahl elektrischer Elemente zu beschreiben. Es versteht sich, dass die elektrischen Schaltkreise der Figuren und ihre Lehren leicht skalierbar sind und eine große Anzahl an Komponenten sowie kompliziertere/komplexere Anordnungen und Konfigurationen aufnehmen können. Dementsprechend sollten die bereitgestellten Beispiele den Schutzumfang nicht beschränken oder die breiten Lehren der elektrischen Schaltungen, wie sie möglicherweise auf eine Vielzahl anderer Architekturen angewandt werden, beschränken.It is noted that with the numerous examples provided herein, interactions may be described in terms of two, three, four or more electrical components or parts. However, this was done for purposes of clarity and example only. It will be understood that the system may be composed in any suitable manner. Along with similar design alternatives, any of the illustrated components, modules, blocks, and elements of the figures may be combined in various possible configurations, all of which are clearly within the broad scope of this description. In certain cases, it may be easier to describe one or more of the functionalities of a given set of flows by merely referring to a limited number of electrical elements. It will be understood that the figures' electrical circuits and teachings are readily scalable and can accommodate a large number of components as well as more complicated / complex arrangements and configurations. Accordingly, the examples provided should not limit the scope or limit the broad teachings of the electrical circuits that may be applied to a variety of other architectures.

Es wird angemerkt, dass in dieser Beschreibung Bezugnahmen auf verschiedene Merkmale (z. B. Elemente, Strukturen, Module, Komponenten, Schritte, Vorgänge, Charakteristiken usw.), die in „einer Ausführungsform“, „einem Ausführungsbeispiel“, „einer Ausführungsform“, „einer anderen Ausführungsform“, „manchen Ausführungsformen“, „verschiedenen Ausführungsformen“, „anderen Ausführungsformen“, „einer alternativen Ausführungsform“ und dergleichen enthalten sind, bedeuten sollen, dass beliebige solche Merkmale in einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthalten sind, möglicherweise in den gleichen Ausführungsformen kombiniert oder nicht notwendigerweise kombiniert werden können. Es ist auch wichtig, anzumerken, dass die hierin beschriebenen Funktionen lediglich manche der möglichen Funktionen veranschaulichen, die durch oder innerhalb von Systemen/Schaltungen, die in den Figuren veranschaulicht sind, ausgeführt werden können. Manche dieser Vorgänge können gegebenenfalls gelöscht oder entfernt werden oder diese Vorgänge können beträchtlich modifiziert oder geändert werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich kann das Timing dieser Vorgänge beträchtlich verändert werden. Die vorhergehenden Betriebsflüsse wurden lediglich zu Beispiels- und Diskussionszwecken dargeboten. Eine wesentliche Flexibilität wird durch hier beschriebene Ausführungsformen insoweit bereitgestellt, als dass beliebige geeignete Anordnungen, Chronologien, Konfigurationen und Timingmechanismen bereitgestellt werden können, ohne von den Lehren der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zahlreiche andere Änderungen, Substitutionen, Variationen, Veränderungen und Modifikationen können von einem Fachmann ermittelt werden und es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung alle solche Änderungen, Substitutionen, Variationen, Veränderungen und Modifikationen, wie sie in den Schutzumfang der angehängten Ansprüche oder der hierin beschriebenen Beispiele fallen, umschließt. Es wird angemerkt, dass alle optionalen Merkmale der oben beschriebenen Einrichtung auch in Bezug auf das Verfahren oder den Prozess, das/der hierin beschrieben ist, implementiert werden können und Einzelheiten in den Beispielen irgendwo in einer oder mehreren Ausführungsformen verwendet werden können.It is noted that throughout this specification, references to various features (eg, elements, structures, modules, components, steps, acts, characteristics, etc.) described in "one embodiment,""anembodiment,""oneembodiment." , "Another embodiment", "some embodiments", "various embodiments", "other embodiments", "an alternative embodiment" and the like are intended to mean that any such features are included in one or more embodiments of the present disclosure, possibly combined in the same embodiments or not necessarily combined. It is also important to note that the functions described herein merely illustrate some of the possible functions performed by or within systems / circuits illustrated in the figures are, can be executed. Some of these operations may be deleted or removed as appropriate, or these operations may be significantly modified or changed without departing from the scope of the present disclosure. In addition, the timing of these processes can be changed considerably. The previous operating flows were presented for illustrative and discussion purposes only. Substantial flexibility is provided by embodiments described herein insofar as any suitable arrangements, chronologies, configurations, and timing mechanisms can be provided without departing from the teachings of the present disclosure. Numerous other changes, substitutions, variations, changes, and modifications may be ascertained by one of ordinary skill in the art, and it is intended that the present disclosure cover all such changes, substitutions, variations, alterations, and modifications as come within the scope of the appended claims or the claims described herein Examples fall, encloses. It is noted that all optional features of the device described above may also be implemented with respect to the method or process described herein, and details in the examples may be used anywhere in one or more embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 62/646181 [0001]US 62/646181 [0001]

Claims (20)

Open-Loop Verstärker, der Folgendes aufweist: ein Differenzpaar von Eingangstransistoren zum Empfangen von Differenzeingängen an jeweiligen Gates des Differenzpaares von Eingangstransistoren; eine erste Stromquelle zum Bereitstellen von Strom für den Open-Loop Verstärker; eine aktive Last an Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers; und einen Lastwiderstand an den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers.Open loop amplifier, comprising: a differential pair of input transistors for receiving differential inputs at respective gates of the differential pair of input transistors; a first current source for providing power to the open loop amplifier; an active load on differential output nodes of the open-loop amplifier; and a load resistor at the differential output node of the open-loop amplifier. Open-Loop Verstärker nach Anspruch 1, wobei der Lastwiderstand einen Lasttransistor über die Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers aufweist.Open-loop amplifier after Claim 1 wherein the load resistor comprises a load transistor across the differential output nodes of the open-loop amplifier. Open-Loop Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lastwiderstand einen Lastwiderstand über die Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers und einen Lasttransistor parallel zu dem Lastwiderstand aufweist.Open-loop amplifier after Claim 1 or 2 wherein the load resistor comprises a load resistor across the differential output nodes of the open loop amplifier and a load transistor in parallel with the load resistor. Open-Loop Verstärker nach Anspruch 3, der ferner Folgendes aufweist: eine analoge Tracking-Schaltung zum Erzeugen einer Gate-Spannung, um den Lasttransistor anzusteuern.Open-loop amplifier after Claim 3 further comprising: an analog tracking circuit for generating a gate voltage to drive the load transistor. Open-Loop Verstärker nach Anspruch 4, wobei die analoge Tracking-Schaltung ein analoges Tracking der Temperatur durchführen und die Gate-Spannung basierend auf dem analogen Tracking der Temperatur anpassen soll.Open-loop amplifier after Claim 4 wherein the analog tracking circuit is to perform an analog tracking of the temperature and to adjust the gate voltage based on the analog tracking of the temperature. Open-Loop Verstärker nach Anspruch 4 oder 5, wobei die analoge Tracking-Schaltung eine Vorspannungsstromeinstellung im Open-Loop Verstärker tracken und die Gate-Spannung basierend auf der Vorspannungsstromeinstellung anpassen soll.Open-loop amplifier after Claim 4 or 5 wherein the analog tracking circuit is to track a bias current setting in the open loop amplifier and adjust the gate voltage based on the bias current setting. Open-Loop Verstärker nach einem der Beispiele 4 bis 6, wobei die analoge Tracking-Schaltung eine Temperaturvariation tracken und die Gate-Spannung basierend auf der Temperaturvariation anpassen soll.An open-loop amplifier according to any one of Examples 4 to 6, wherein the analog tracking circuit is to track a temperature variation and adjust the gate voltage based on the temperature variation. Open-Loop Verstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der ferner Folgendes aufweist: Pegelumsetzer zum Umsetzen eines Pegels der jeweiligen Differenzeingänge und Ansteuern der jeweiligen Gates des Differenzpaares von Eingangstransistoren.An open-loop amplifier as claimed in any one of the preceding claims, further comprising: Level shifter for converting a level of the respective differential inputs and driving the respective gates of the differential pair of input transistors. Open-Loop Verstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der ferner Folgendes aufweist: Verstärkungsboostingtransistoren an den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers, wobei Gates der Verstärkungsboostingtransistoren mit den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers kreuzgekoppelt sind.An open-loop amplifier as claimed in any one of the preceding claims, further comprising: Gain booster transistors at the differential output nodes of the open loop amplifier, wherein gates of the boosting transistors are cross coupled to the differential output nodes of the open loop amplifier. Open-Loop Verstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der ferner Folgendes aufweist: Source-Folger zum Puffern der jeweiligen Differenzeingänge, bevor den jeweiligen Gates des Differenzpaares von Eingangstransistoren gepufferte Differenzeingänge bereitgestellt werden.An open-loop amplifier as claimed in any one of the preceding claims, further comprising: A source follower for buffering the respective differential inputs before providing buffered differential inputs to the respective gates of the differential pair of input transistors. Open-Loop Verstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der ferner Folgendes aufweist: kreuzgekoppelte Transistoren an Sources des Differenzpaares von Eingangstransistoren, wobei Gates der kreuzgekoppelten Transistoren mit den Gates des Differenzpaares von Eingangstransistoren kreuzgekoppelt sind.An open-loop amplifier as claimed in any one of the preceding claims, further comprising: cross-coupled transistors at sources of the differential pair of input transistors, wherein gates of the cross-coupled transistors are cross-coupled to the gates of the differential pair of input transistors. Open-Loop Verstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der ferner Folgendes aufweist: eine Dither-Injektionsschaltung an den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers.An open-loop amplifier as claimed in any one of the preceding claims, further comprising: a dither injection circuit at the differential output node of the open-loop amplifier. Open-Loop Verstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der ferner Folgendes aufweist: ein Differenzpaar von Dither-Transistoren, die jeweils mit den Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers gekoppelt sind, wobei Gates des Differenzpaares von Dither-Transistoren durch ein differenzielles Dither-Signal gesteuert werden; und einen Stromquellentransistor zum Liefern eines zu injizierenden Stroms zu den Differenzausgangsknoten.An open-loop amplifier as claimed in any one of the preceding claims, further comprising: a differential pair of dither transistors each coupled to the differential output nodes of the open loop amplifier, wherein gates of the differential pair of dither transistors are controlled by a differential dither signal; and a current source transistor for supplying a current to be injected to the differential output nodes. Open-Loop Verstärker, der Folgendes aufweist: ein erstes Paar von Eingangstransistoren zum Empfangen von Differenzeingängen an jeweiligen Gates des ersten Paares von Eingangstransistoren; ein zweites Paar von Eingangstransistoren, die mit dem ersten Paar von Eingangstransistoren komplementär sind, zum Empfangen von Differenzeingängen an jeweiligen Gates des zweiten Paares von Eingangstransistoren; eine erste Stromquelle an Anschlüssen des ersten Paares von Eingangstransistoren, um dem Open-Loop Verstärker Strom bereitzustellen; und einen Lastwiderstand an Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers.An open loop amplifier comprising: a first pair of input transistors for receiving differential inputs on respective gates of the first pair of input transistors; a second pair of input transistors complementary to the first pair of input transistors for receiving differential inputs on respective gates of the second pair of input transistors; a first current source at terminals of the first pair of input transistors to provide power to the open loop amplifier; and a load resistor at differential output nodes of the open-loop amplifier. Open-Loop Verstärker nach Anspruch 14, wobei der Lastwiderstand einen ersten Lasttransistor eines ersten Typs über die Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers und einen zweiten Lasttransistor eines zweiten Typs, der sich vom ersten Typ unterscheidet, parallel zu dem ersten Lasttransistor aufweist.Open-loop amplifier after Claim 14 wherein the load resistor comprises a first load transistor of a first type across the differential output nodes of the open loop amplifier and a second load transistor of a second type different from the first type in parallel with the first load transistor. Open-Loop Verstärker nach Anspruch 15, der ferner Folgendes aufweist: eine analoge Tracking-Schaltung zum Erzeugen einer Gate-Spannung, um den ersten Lasttransistor und den zweiten Lasttransistor anzusteuern, wobei die Gate-Spannung Änderungen in einem oder mehreren der Folgenden trackt: Prozess, Spannung, Temperatur und Verstärkungseinstellung des Open-Loop Verstärkers.Open-loop amplifier after Claim 15 further comprising: an analog tracking circuit for generating a gate voltage to drive the first load transistor and the second load transistor, the gate voltage tracking changes in one or more of: process, voltage, temperature and gain setting of the Open loop amplifier. Open-Loop Verstärker nach einem der Ansprüche 14 bis 16, der ferner Folgendes aufweist: eine zweite Stromquelle an Anschlüssen des zweiten Paares von Eingangstransistoren, um dem Open-Loop Verstärker Strom bereitzustellen.Open loop amplifier after one of the Claims 14 to 16 further comprising: a second current source at terminals of the second pair of input transistors to provide power to the open loop amplifier. Open-Loop Verstärker nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei: die erste Stromquelle Folgendes aufweist: erste und zweite Stromtransistoren, die mit jeweiligen Anschlüssen des ersten Paares von Eingangstransistoren verbunden sind; und einen Widerstand, der über die Anschlüsse des ersten Paares von Eingangstransistoren gekoppelt ist.Open loop amplifier after one of the Claims 14 to 17 wherein: the first current source comprises: first and second current transistors connected to respective terminals of the first pair of input transistors; and a resistor coupled across the terminals of the first pair of input transistors. Open-Loop Verstärker nach einem der Ansprüche 14 bis 18, der ferner Folgendes aufweist: eine Gleichtakt-Rückkopplungssteuerschaltung zum Erfassen eines Ausgangsgleichtaktes und Anpassen einer oder mehrerer Vorspannungen des Open-Loop Verstärkers, um den Ausgangsgleichtakt näher an einen idealen Gleichtakt des Open-Loop Verstärkers zu bringen.Open loop amplifier after one of the Claims 14 to 18 further comprising: a common mode feedback control circuit for detecting an output common mode and adjusting one or more biases of the open loop amplifier to bring the output common mode closer to an ideal common mode of the open loop amplifier. Verfahren zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit eines Open-Loop Verstärkers, das Folgendes aufweist: Tracken eines oder mehrerer Faktoren, die eine ideale Gate-Source-Spannung beeinträchtigen, um einen Lastwiderstand über Differenzausgangsknoten des Open-Loop Verstärkers in einem Lineargebiet zu betreiben; und Erzeugen einer Gate-Spannung, um eine Lastwiderstand anzusteuern, basierend auf dem einen oder den mehreren Faktoren und einer idealen Gleichtaktspannung.A method of improving the performance of an open-loop amplifier, comprising: Tracking one or more factors affecting an ideal gate-source voltage to drive a load resistor across differential output nodes of the open-loop amplifier in a linear region; and Generating a gate voltage to drive a load resistor based on the one or more factors and an ideal common mode voltage.
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