DE19830796C2 - Analog/Digital-Wandlerschaltung - Google Patents
Analog/Digital-WandlerschaltungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ana
log/Digital-(A/D)-Wandlerverfahren und insbesondere auf eine
A/D-Wandlerschaltung, die eine charakteristische Änderung
einer Standardzellenbibliothek minimieren kann, die aus ei
nem herkömmlichen digitalen CMOS-Standardprozeß gebildet
wird.
Im allgemeinen wird ein herkömmlicher algorithmischer
A/D-Wandler in einer Anwendung auf dem Gebiet der Radiotech
nik zusammen mit einem A/D-Wandler eines Registertyps mit
sukzessiver Approximation und einem Σ-Δ-A/D-Wandler verwen
det.
Unter diesen Wandlern steuert der algorithmische A/D-
Wandler den Energieverbrauch, die Taktgeschwindigkeit und
eine Anzahl Vorrichtungen etc. am effektivsten.
Der algorithmische A/D-Wandler, der auch als zyklischer
oder umlaufender A/D-Wandler bezeichnet wird, kann in ver
schiedenen Bauarten ausgeführt sein und für einen Video
signalprozeß mit einer geringfügigen Modifikation seines
A/D-Schaltungsblocks einfach zu einer Pipeline-Konstruktion
erweitert werden.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen A/D-
Wandlers.
Wie darin gezeigt ist, enthält der algorithmische A/D-
Wandler einen Schalter 101 zum Auswählen eines Eingangssig
nals Vi oder Rückkopplungssignals Vf, einen Abtast/Halte
verstärker 102 zum Abtasten/Halten eines Signals vom Schal
ter 101, einen A/D-Teilwandler 105 zum Umwandeln eines Aus
gangssignals vom Abtast/Halteverstärker 102 in ein digitales
Signal, einen D/A-Teilwandler 106 zum Umwandeln eines vom
A/D-Teilwandler 105 ausgegebenen Signals in ein analoges
Signal, einen Subtrahierer 103 zum Erhalten eines Differenz
wertes durch Vergleichen von Signalen, die jeweils von dem
Abtast/Halteverstärker 102 und dem D/A-Teilwandler 106 aus
gegeben werden, einen Restspannungsverstärker 104 zum Verstärken
eines vom Subtrahierer 103 ausgegebenen Signals bei
einem vorbestimmten Pegel und eine digitale Korrigiereinheit
107 zum Korrigieren eines Fehlers eines Ausgangssignals vom
A/D-Teilwandler 105, indem jedes einzelne Bit davon überla
gert wird, und Ausgeben eines digitalen Signals mit N Bits,
das korrigiert ist.
Mit Verweis auf die beiliegende Zeichnung wird die Ope
ration des herkömmlichen A/D-Wandlers beschrieben.
Wenn der Schalter 101 mit einem Kanal 1 verbunden ist
und ein externes analoges Signal Vi eingegeben wird, tastet
der Abtast/Halteverstärker 102 zunächst das analoge Signal
Vi ab/hält es.
Zu dieser Zeit wandelt der A/D-Teilwandler 105 für n
Bits ein vom Abtast/Halteverstärker 102 ausgegebenes Signal
in ein digitales Signal um, und der D/A-Teilwandler 106 für
n Bits wandelt das digitale Signal vom A/D-Teilwandler 105
in ein analoges Signal um.
Demgemäß erzeugt der Subtrahierer 103 eine Restspannung,
d. h. einen Differenzwert zwischen einem Signal vom Abtast/
Halteverstärker 102 und einem Signal vom D/A-Teilwandler
106, und der Restspannungsverstärker 104 verstärkt die Rest
spannung.
Der Schalter 101 wird hier geschaltet und verbindet ei
nen Ausgangsanschluß des Restspannungsverstärkers 104 mit
einem Eingangsanschluß des Abtast/Halteverstärkers 102, der
ein Signal vom Restspannungsverstärker 104 abtastet/hält.
Wenn der A/D-Teilwandler 105 für n Bits einen im Abtast/
Halteverstärker 102 gehaltenen Fehler in ein digitales Sig
nal umwandelt, wandelt daher der D/A-Teilwandler 106 das di
gitale Signal in ein analoges Signal um und gibt das analoge
Signal an den Subtrahierer 103 aus. Der Subtrahierer 103
subtrahiert ein Ausgangssignal vom D/A-Teilwandler 106 von
einem Ausgangssignal vom Abtast/Halteverstärker 102 und kop
pelt über den Restspannungsverstärker 104 einen resultieren
den Wert zum Abtast/Halteverstärker 102 zurück.
In der oben beschriebenen Operation wird in jedem Daten
umwandlungszyklus ein Ausgangssignal mit n Bits bestimmt,
und die obige Operation wird wiederholt, bis die digitale
Korrigiereinheit 107 ein digitales Signal mit N Bits aus
gibt.
Die digitale Korrigiereinheit 107 beseitigt einen Off
set- oder Durchführungsfehler im Abtast/Halteverstärker 102,
A/D-Wandler 105 und D/A-Wandler 106, indem alle Daten mit n
Bits durch 1 Bit überlagert werden, wodurch normale digitale
Daten ausgegeben werden.
Wenn kein Poly-Element (engl. poly) für eine herkömmli
che Schaltung in einem digitalen Standard-CMOS-Prozeß ver
wendete Kapazität vorgesehen ist, wie z. B. ein Poly-Poly-
Element oder eine Poly-Diffusion, sollte ein neuer Prozeß
verwendet werden.
Aus der US 5,017,920 ist eine A/D-Wandlerschaltung be
kannt, die einen ersten Abtast/Halteverstärker zum Abtas
ten/Halten eines externen analogen Eingangssignals, einen
Schalter zum Auswählen eines Ausgangssignals vom ersten Ab
tast/Halteverstärker und anschließenden Auswählen eines
Rückkopplungssignals, indem er geschaltet wird, einen A/D-
Teilwandler zum Umwandeln eines vom Schalter ausgegebenen
analogen Signals in ein digitales Signal, einen D/A-
Teilwandler zum Umwandeln eines Ausgangssignals vom A/D-
Teilwandler in ein analoges Signal, wobei dabei ein Diffe
renzwert zwischen dem analogen Signal und einem durch den
Schalter ausgegebenen analogen Signal verstärkt wird, einen
zweiten Abtast/Halteverstärker zum Halten/Abtasten eines vom
D/A-Teilwandler ausgegebenen Signals und Rückkoppeln eines
resultierenden Signals zum Schalter, und eine digitale Kor
rigiereinheit zum Ausgeben eines digitalen Signals mit N
Bits durch Überlagern von Ausgangssignalen vom A/D-
Teilwandler durch 1 Bit enthält.
In der herkömmlichen Technik gibt es kein spezielles
Verfahren zum Minimieren eines Energieverbrauchs in einer
mit einem Operationsverstärker etc. ausgestatteten analogen
Schaltung, und wenn sich eine für die analoge Schaltung ver
wendete Kapazität beträchtlich ändert, wird die Schaltungs
operation instabil.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demgemäß, eine
A/D-Wandlerschaltung zu schaffen, die den Energieverbrauch in
einem Analogdatenbereich minimieren und die Operation des
gesamten Systems stabilisieren kann.
Das heißt, um die Bedingung zum Minimieren einer charak
teristischen Änderung einer Standardzellenbibliothek zu er
füllen, liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Minimieren einer Energie in einem Analogdatenbereich, das
imstande ist, eine Dickenänderung zwischen Metallen zu ver
hindern, nämlich zu verhindern, daß der Kondensator hin
sichtlich einer Änderung des Kapazitätswertes verschlechtert
wird, indem ein Metall-Metall-Kondensator geschaffen wird,
der den kleinsten parasitären Kapazitätswert aufweist, und
die Kondensator-Abstimmschaltung verwendet und ein Kondensa
tor, der eine optimale Kapazität hat, unter einer Vielzahl
von Metall-Metall-Kondensatoren ausgewählt wird, und den E
nergieverbrauch eines Operationsverstärkers zu minimieren.
Die obige Aufgabe wird mit einer A/D-Wandlerschaltung
gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1, 5 und 13 gelöst.
Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfin
dung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
Ein Ausführungsbeispiel einer Analog/Digital-(A/D)-
Wandlerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird im
folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer herkömlichen A/D-Wandler
schaltung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer A/D-Wandlerschaltung ge
mäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 und 4 Ersatzschaltungsdiagramme von ersten und
zweiten Abtast/Halteverstärkern in Fig. 2;
Fig. 5 ein Ersatzschaltungsdiagramm eines verstärkenden
bzw. multiplizierenden D/A-Wandlers (MDAC) in Fig. 2;
Fig. 6 ein Ersatzschaltungsdiagramm einer Abstimmschal
tung in Fig. 5;
Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm eines Verstärkers in Fig.
3, 4 und 5; und
Fig. 8 ein Vorspannungsschaltungsdiagramm in Fig. 5.
Mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen wird eine
A/D-Wandlerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung be
schrieben.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der
A/D-Wandlerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie
darin gezeigt ist, enthält die A/D-Wandlerschaltung einen
ersten Abtast/Halteverstärker 201 zum Halten/Abtasten eines
analogen Eingangssignals Vi, einen Schalter 202 zum Auswäh
len eines Rückkopplungssignals Vf und eines Ausgangssignals
vom ersten Abtast/Halteverstärker 201, einen A/D-Wandler 206
zum Umwandeln eines analogen Signals, das über den Schalter
202 eingegeben wird, in ein digitales Signal, einen D/A-
Wandler 207 zum Umwandeln eines Ausgangssignals vom A/D-
Wandler 206 in ein analoges Signal, einen Subtrahierer 203
zum Erzeugen eines Differenzwertes des über den Schalter 202
eingegebenen analogen Signals und eines Ausgangssignals vom
D/A-Wandler 207, einen Restspannungsverstärker 204 zum Ver
stärken eines Ausgangssignals vom Subtrahierer 203, einen
zweiten Abtast/Halteverstärker 205 zum Abtasten/Halten eines
Ausgangssignals vom Restspannungsverstärker 204 und Rückkop
peln eines resultierenden Signals zum Schalter 202, eine di
gitale Korrigiereinheit 208 zum Ausgeben eines digitalen
Signals mit N Bits durch Überlagern von vom A/D-Wandler 206
ausgegebenen Signalen durch 1 Bit und eine Zeitsteuereinheit
209 zum Erzeugen eines Zeitsteuertaktsignals für die Opera
tion jeder Einheit.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind im ersten Abtast/Halte
verstärker 201 Schalter SW11 und SW12, die Eingangssignale
Vein1+ bzw. Vein1- empfangen, durch Kondensatoren C11, C12
mit Eingangsanschlüssen (-) bzw. (+) eines Operationsver
stärkers OP1 verbunden. Zwischen die Schalter SW11, SW12 ist
ein Schalter SW13 gekoppelt. Mit dem Inversions-Eingangs
anschluß (-) des Operationsverstärkers OP1 ist ein eine Vor
spannung BIAS empfangender Schalter SW14 verbunden, und zwi
schen den Inversions-Eingangsanschluß (-) und einen Nicht-
Inversions-Ausgangsanschluß Vaus1+ ist ein Kondensator C13
gekoppelt. Mit dem Nicht-Inversions-Eingangsanschluß (+) des
Operationsverstärkers OP1 ist ein die Vorspannung BIAS emp
fangender Schalter SW15 verbunden, und zwischen den Nicht-
Inversions-Eingangsanschluß (+) und einen Inversions-
Ausgangsanschluß Vaus1- ist ein Kondensator C14 gekoppelt.
Zwischen die Ausgangsanschlüsse Vaus1+, Vaus1- des Operationsverstärkers
OP1 ist ebenfalls ein Schalter SW16 gekop
pelt.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind im zweiten Abtast/Halte
verstärker 205 Schalter SW21 und SW22, die Eingangssignale
Vein2+ bzw. Vein2- empfangen, durch Kondensatoren C21, C22
mit Eingangsanschlüssen (-) bzw. (+) des Operationsverstär
kers OP2 verbunden, und der Inversions-Eingangsanschluß (-)
des Operationsverstärkers OP2 ist mit einem eine Vorspannung
BIAS empfangenden Schalter SW23 verbunden, und dessen Nicht-
Inversions-Eingangsanschluß (+) ist mit einem die Vorspan
nung BIAS empfangenden Schalter SW24 verbunden. Zwischen den
Schalter SW21 und einen Nicht-Inversions-Ausgangsanschluß
Vaus2+ des Operationsverstärkers OP2 ist ein Schalter SW25,
zwischen den Schalter SW22 und einen Inversions-Ausgangs
anschluß Vaus2- ein Schalter SW26 und zwischen die Ausgangs
anschlüsse Vaus2+, Vaus2- ein Schalter SW27 gekoppelt.
Jeder der Kondensatoren C11 bis C14, C21 und C22 ist
hier ein Metall-Metall-Kondensator.
Die Operationsverstärker OP1, OP2 sind jeweils aus einer
einzelnen Schaltung, wie in Fig. 7 gezeigt, gebildet. Wie in
Fig. 5 dargestellt ist, ist der Restspannungsverstärker 204
in einem multiplizierenden D/A-Wandler (MDAC) mit einem Paar
Reihenschaltungen versehen, die jeweils in Fig. 7 gezeigt
sind.
An jeden der Operationsverstärker OP1, OP2 werden Vor
spannungen BIAS1-BIAS6 angelegt. Darin ist keine Abstimm
schaltung enthalten.
Jeder der Verstärker 211, 212, die wie in Fig. 5 darge
stellt im Restspannungsverstärker 204 im MDAC vorgesehen
sind, enthält eine Vielzahl von Frequenzkompensationskonden
satoren C1-Ck, um die Schaltung zu stabilisieren, und eine
Abstimmschaltung, die deren Kapazität variieren kann.
Die Kondensatoren C1-Ck sind die Metall-Metall-Konden
satoren, und wenn ein bestimmter Kondensator davon ausge
wählt wird, verbindet der Rest oberste und unterste Metall
platten.
Eine Konduktanz gm2 des Verstärkers 212 ist auch immer
größer als eine Konduktanz gm1 des Verstärkers 211.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, hat in jedem der Verstärker
211, 212 und der Operationsverstärker OP1, OP2 jeder der
PMOS-Transistoren M4, M5 einen Source-Anschluß zum Empfangen
einer Spannung Vdd und einen Gate-Anschluß zum Empfangen ei
ner Vorspannung BIAS1. Drain-Anschlüsse der PMOS-Transi
storen M4, M5 sind mit Drain-Anschlüssen von NMOS-Transi
storen M2 bzw. M1 verbunden, die jeweils einen Gate-Anschluß
zum Empfangen von Eingangssignalen INC, INT aufweisen, und
mit Source-Anschlüssen der PMOS-Transistoren M6 bzw. M7 ver
bunden, die jeweils einen Gate-Anschluß zum Empfangen einer
Vorspannung BIAS2 haben. Jeder Source-Anschluß der NMOS-
Transistoren M1, M2 ist daher mit einem Drain-Anschluß eines
NMOS-Transistors M3 mit einem Gate-Anschluß zum Empfangen
einer Vorspannung BIAS4 verbunden, und Drain-Anschlüsse von
NMOS-Transistoren M10, M11, die jeweils einen Gate-Anschluß
zum Empfangen eines Signals aufweisen, das von einer Ausga
be-Gleichtakt-Rückkopplungsschaltung CMFB ausgegeben wird,
an die eine Vorspannung BIAS5 angelegt wird, sind mit Sour
ce-Anschlüssen eines NMOS-Transistors M8 bzw. M9 verbunden.
Jeder Source-Anschluß der NMOS-Transistoren M3, M10, M11 ist
geerdet, und Drain-Anschlüsse der PMOS-Transistoren M6, M7
sind mit Drain-Anschlüssen des NMOS-Transistors M8 bzw. M9
verbunden. Deren Verbindungspunkte sind somit mit einem Ein
gangsanschluß der Ausgabe-Gleichtakt-Rückkopplungsschaltung
CMFB verbunden und werden deren Ausgangsanschlüsse OUTC,
OUTT.
In einer Vorspannungsschaltung 214 wird, wie in Fig. 8
gezeigt ist, eine Spannung Vdd an jeden Source-Anschluß ers
ter bis siebter PMOS-Transistoren MP1-MP7 angelegt, und
Source-Anschlüsse erster bis sechster NMOS-Transistoren MN1
-MN6 sind geerdet. Drain-Anschlüsse der MOS-Transistoren
MP1, MN1 sind miteinander verbunden, und deren Verbindungs
punkt, worin eine Vorspannung BIAS5 erzeugt wird, ist mit
einem Gate-Anschluß des NMOS-Transistors MN1 verbunden.
Drain-Anschlüsse der MOS-Transistoren MP2, MN2 sind mitein
ander verbunden, und deren Verbindungspunkt, worin eine Vor
spannung BIAS4 erzeugt wird, ist mit einem Gate-Anschluß des
NMOS-Transistors MN2 verbunden. Drain-Anschlüsse der MOS-
Transistoren MP3, MN3 sind miteinander verbunden, und deren
Verbindungspunkt, worin eine Vorspannung BIAS1 erzeugt wird,
ist mit jedem Gate-Anschluß der MOS-Transistoren MP2, MP3
verbunden. Drain-Anschlüsse der MOS-Transistoren MP4, MN4
sind miteinander verbunden und deren Verbindungspunkt, worin
eine Vorspannung BIAS2 erzeugt wird, ist mit einem Gate-
Anschluß des PMOS-Transistors MP4 verbunden. Ein mit einem
Drain-Anschluß des PMOS-Transistors MP5 verbundener Schalter
SW1 ist auch mit einem Drain-Anschluß des NMOS-Transistors
MN5 und jedem Gate-Anschluß der NMOS-Transistoren MN3-MN5
verbunden und erzeugt eine Vorspannung BIAS6. Drain-
Anschlüsse der MOS-Transistoren MP6, MN6 sind miteinander
verbunden, und deren Verbindungspunkt ist mit einem Gate-
Anschluß des NMOS-Transistors MN6 verbunden, wobei so eine
Vorspannung BIAS6 erzeugt wird. Ein Drain-Anschluß des PMOS-
Transistors MP7 ist mit einer Stromquelle Is1 verbunden, und
deren Verbindungspunkt ist mit Gate-Anschlüssen der PMOS-
Transistoren MP1, MP5, MP6, MP7 verbunden.
Die Operation und Effekte der Ausführungsform der A/D-
Wandlerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun
ausführlich beschrieben.
Wenn der Schalter 202 mit einem Kanal 1 verbunden ist
und der erste Abtast/Halteverstärker 201 ein analoges Ein
gangssignal Vi abtastet/hält, wird zunächst ein vom ersten
Abtast/Halteverstärker 201 ausgegebenes Signal in den Sub
trahierer 203 und den A/D-Wandler 206 eingegeben.
Das Signal vom ersten Abtast/Halteverstärker 201 wird
hier über den Subtrahierer 203 in den Restspannungsverstär
ker 204 eingegeben, und ein bei einem vorbestimmten Pegel im
Restspannungsverstärker 204 verstärktes Signal wird in den
zweiten Abtast/Halteverstärker 205 eingegeben.
Das vom ersten Abtast/Halteverstärker 201 ausgegebene
Signal wird auch im A/D-Teilwandler 206 in ein digitales
Signal umgewandelt und in die digitale Korrigiereinheit 208
eingegeben, und das digitale Signal wird im D/A-Teilwandler
201 in ein analoges Signal umgewandelt und in den Subtrahie
rer 203 eingegeben.
Der Schalter 202 wird hier zu einem Kanal 2 geschaltet,
wobei so ein Ausgangsanschluß des zweiten Abtast/Halteverstärkers
205 mit dem Subtrahierer 203 und dem A/D-Teilwand
ler 206 verbunden wird.
Der Subtrahierer 203 subtrahiert demgemäß ein Ausgangs
signal vom D/A-Teilwandler 207 von einem Ausgangssignal vom
zweiten Abtast/Halteverstärker 205 und gibt deren Differenz
wert an den Restspannungsverstärker 204 aus. Das bei einem
vorbestimmten Pegel im Restspannungsverstärker 204 verstärk
te Signal wird über den zweiten Abtast/Halteverstärker 205
und den Schalter 202 in den A/D-Teilwandler 206 und den Sub
trahierer 203 eingegeben.
Der A/D-Teilwandler 206 wandelt das durch den Schalter
202 rückgekoppelte Signal in ein digitales Signal um und
gibt an die digitale Korrigiereinheit 208 aus. Das digitale
Signal wird auch durch den D/A-Teilwandler 207 in ein analo
ges Signal umgewandelt und in den Subtrahierer 203 eingege
ben.
Der Subtrahierer 203 subtrahiert daher ein Ausgangssig
nal vom D/A-Teilwandler 207 von einem Ausgangssignal vom
zweiten Abtast/Halteverstärker 205, und deren Differenzwert
wird in den Restspannungsverstärker 204 eingegeben. Der
Restspannungsverstärker 204 verstärkt das Signal, den Diffe
renzwert, das vom Subtrahierer 203 ausgegeben wurde, bei ei
nem vorbestimmten Pegel und gibt es an den zweiten Abtast/
Halteverstärker 205 aus.
Der A/D-Teilwandler 206 gibt bei jedem Zyklus ein Signal
von 1 Bit an die digitale Korrigiereinheit 208 und somit
schließlich ein digitales Signal mit n Bits an diese aus.
Wenn z. B. der A/D-Teilwandler 206 ein digitales Signal
mit 12 Bits ausgibt, empfängt die digitale Korrigiereinheit
208 das digitale Signal mit 12 Bits, nachdem 11 Zyklen aus
geführt sind.
Um die Zahl der für die Schaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendeten Metall-Metall-Kondensatoren zu mini
mieren, gibt der A/D-Teilwandler 206 bei jedem Zyklus ein
digitales Signal von 1 Bit aus.
Die digitale Korrigiereinheit 208 überlagert demgemäß
Eingabedaten von n Bits durch 1 Bit, wobei so ein Offset-
oder ein Durchführungsfehler eliminiert wird, der in den
ersten und zweiten Abtast/Halteverstärkern 201, 205, dem
A/D-Teilwandler 206 und dem D/A-Teilwandler 207 existiert.
Die oben beschriebene Operation wird wiederholt durchge
führt, bis die digitale Korrigiereinheit 208 ein digitales
Signal mit N Bits ausgibt, und durch das von der Zeitsteuer
schaltung 209 ausgegebene Zeitsteuertaktsignal gesteuert.
Um die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems gemäß der
vorliegenden Erfindung zu verbessern, wird ein Paar Abtast/
Halteverstärker 201, 205 verwendet.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der erste Abtast/Halte
verstärker 201 mit den vier Kondensatoren C11-C14 ausges
tattet, um eine Signalverzerrung zu reduzieren.
Da der zweite Verstärker 205 einen Signalprozeß für die
meisten Zyklen durchführt, ist außerdem, wie in Fig. 4 ge
zeigt ist, der zweite Abtast/Halteverstärker 205 mit zwei
Kondensatoren C21, C22 ausgestattet, um einen Energie
verbrauch zu minimieren.
Der erste Abtast/Halteverstärker 201 wird durch Pseudo
takte ϕ1, ϕ2 betrieben, die nicht überlagert werden, wobei
auf diese Weise eine Eingabeeffizienz des gesamten Systems
bestimmt wird. Der erste Abtast/Halteverstärker 201 tastet
hier ein Eingangssignal ab, während eine Phase des Pseudo
taktes ϕ1 aktiv ist, und gibt ein differentielles verstärk
tes Signal durch Verbinden der beiden Eingangsanschlüsse
darin aus, während eine Phase des Pseudotaktes ϕ2 aktiv ist.
Der Pseudotakt ϕ1 hat hier die gleiche Phase wie ein
Taktsignal, das an den A/D-Teilwandler 206 angelegt wird.
Der Pseudotakt ϕ2 ist ein Inversionssignal des Pseudotaktes
ϕ1.
Das oben beschriebene Verfahren wird typischerweise ver
wendet, um eine Änderung einer eingegebenen Gleichtaktspan
nung des Operationsverstärkers OP1 zu minimieren, der im
ersten Abtast/Halteverstärker 201 vorgesehen ist, und somit
eine Signalverzerrung zu reduzieren. Da eine Rückkopplungs
verstärkung im ersten Abtast/Halteverstärker 201 auf das
Doppelte der im zweiten Abtast/Halteverstärker 205 erhöht
ist, worin die beiden Kondensatoren wie in Fig. 4 gezeigt
vorgesehen sind, benötigt der erste Abtast/Halteverstärker
201 eine doppelt so hohe Energie wie der zweite Abtast/Hal
teverstärker 205, um die gleiche Leistungsfähigkeit wie der
zweite Abtast/Halteverstärker 205 zu erzielen.
Nach Abtasten eines ersten Eingangssignals muß jedoch
der erste Abtast/Halteverstärker 201 nicht für den Rest der
Zyklen arbeiten, und daher kann dessen Energieverbrauch au
ßer Acht gelassen werden.
Um die Bedingung zu erfüllen, daß der multiplizierende
D/A-Wandler durch Integrieren des Schalters 202, des Subtra
hierers 203, des Restspannungsverstärkers 204 und des D/A-
Teilwandlers 207 als eine einzelne Schaltung aufgebaut ist
und eine für jede Schaltung davon verwendete Kapazität eine
einzelne Poly-Schicht ist, ist außerdem der aus einem Paar
Metalle gebildete Metall-Metall-Kondensator vorgesehen.
Da ein doppelter Poly-Kondensator für die vorliegende
Erfindung nicht verwendet werden kann, verwendet genauer ge
sagt der Kondensator, in dem zwei Metallschichten und ein
Poly-Element vorgesehen sind, die beiden Metalle mit dem
kleinsten parasitären Kapazitätswert als eine unterste und
eine oberste Platte.
In diesem Fall ist dessen Kapazitätswert pro Einheits
fläche so klein, daß eine große Fläche benötigt wird, um je
de Einheit in einem einzelnen Chip zu integrieren.
Der A/D-Teilwandler 206 ist daher vorgesehen, um für je
den Zyklus ein Ausgangssignal von 1 Bit zu erhalten und da
durch einen für das gesamte System gemäß der vorliegenden
Erfindung erforderlichen Kapazitätswert zu minimieren.
Wenn der Metall-Metall-Kondensator verwendet wird, kann
allgemein der für eine Einheit, wie z. B. den Operationsver
stärker, verwendete Kapazitätswert infolge einer Änderung
des Herstellprozesses über ±30% geändert werden, und im
schlimmsten Fall kann das gesamte System versagen.
Die oben beschriebenen Probleme treten oft in einer her
kömmlichen Hybridmodusschaltung auf.
In dem Fall, daß eine Genauigkeit der Kapazität gemäß
der vorliegenden Erfindung beträchtlich sinkt, ist daher die
Abstimmschaltung 213, wie in Fig. 6 gezeigt, vorgesehen, um
zu verhindern, daß der im Operationsverstärker enthaltene
MDAC verschlechtert wird.
Die Abstimmschaltung 213 steuert die Schalter S1-Sk
durch digitale Signale DS1-DSk und wählt einen Kondensator
unter einer Vielzahl von Kondensatoren C1-Ck als einen
Kompensationskondensator des Operationsverstärkers aus, wo
durch die Operation des MDAC gesteuert wird.
Desweiteren verbinden die restlichen Kondensatoren C1-Ck
die oberste und die unterste Platte, wobei auf diese Weise
die Operation des MDAC nicht beeinflußt wird.
Ein analoger Schaltungsblock gemäß der vorliegenden Er
findung, der den MDAC und die ersten und zweiten Abtast/
Halteverstärker 201, 205 einschließt, verbraucht einen
Hauptteil der Energie im gesamten Schaltungssystem.
Im Stand der Technik wird die Energieversorgung für ei
nen halben Zyklus eines Taktsignals ausgesetzt, und die E
nergie wird für den restlichen halben Zyklus für eine ver
stärkende Operation erneut zugeführt. Der Operationsverstär
ker kann jedoch aufgrund zyklischer Einschalt/Ausschalt
operationen nicht einfach ein Signal aufweisen, das inner
halb einer vorbestimmten Zeit in einer vorbestimmten Genau
igkeit stabil wird.
Die Vorspannungsschaltung 214 gemäß der vorliegenden Er
findung liefert, wie in Fig. 8 gezeigt ist, sequentiell die
Vorspannungswerte BIAS1-BIAS6 in vorbestimmter Reihenfolge
an Verstärker 211, 212 in gefalteter Kaskade (engl. folded
cascode), wie in Fig. 7 gezeigt ist, wobei so der Energie
verbrauch um die Hälfte vermindert und die Signalstabilität
aufrechterhalten wird.
Genauer gesagt liefert die Vorspannungsschaltung 214,
wie in Fig. 8 gezeigt, während eines halben Zyklus des Tak
tes die Vorspannungen an die Verstärker in einer gefalteten
Kaskade, wie in Fig. 7 gezeigt, in der Reihenfolge BIAS6 -
BIAS1(2) - BIAS4, während dem der Schalter SW1 eingeschaltet
ist, wodurch die zweite Konduktanz gm2 des Verstärkers 212
immer größer als die erste Konduktanz gm1 des Verstärkers
211 ist.
Demgemäß ist die zweite Konduktanz gm2 des Verstärkers
211, wie in Fig. 5 gezeigt, immer größer als die erste Kon
duktanz gm1 des Verstärkers 212, wodurch der Operationsver
stärker so gesteuert wird, daß er immer einen ausreichenden
Phasenrand aufweist, und eine zufriedenstellende Signalsta
bilität durch Verwenden einer Poltrennung aufrechterhalten
wird, die zwischen zwei Frequenzen auftritt, d. h. einer Ein
heitsverstärkungsfrequenz WEinheit und einem zweiten Pol Wp2.
In jedem der beiden, wie in Fig. 7 dargestellt aufgebau
ten Verstärker 211, 212 sind normalerweise die PMOS-Transi
storen doppelt so groß wie die NMOS-Transistoren ausgelegt,
weil eine Elektronenmobilität der PMOS-Transistoren kleiner
als die der NMOS-Transistoren ist.
Da die Vorspannungen BIAS3, BIAS5 in der Vorspannungs
schaltung 214, wie in Fig. 8 gezeigt, eine Gleichtaktspan
nung steuern, weisen sie auch beinahe keinen Energie
verbrauch auf, wodurch sie immer im eingeschaltenen Zustand
sind.
Die A/D-Wandlerschaltung gemäß der vorliegenden Erfin
dung kann außerdem die Hälfte des Energieverbrauchs der
Schaltungsblöcke reduzieren, die den Operationsverstärker,
wie z. B. den MDAC, und die ersten und zweiten Abtast/Halte
verstärker 201, 205 enthalten. Um den Nachteil, daß infolge
einer kleinen Kapazität pro Einheitsfläche eine große Fläche
benötigt wird, um den Metall-Metall-Kondensator durch Ver
wenden zweier Metallschichten zu schaffen, ohne Ändern des
standardmäßigen digitalen CMOS-Herstellprozesses davon zu
beseitigen, enthält, wie oben beschrieben wurde, die A/D-
Wandlerschaltung der vorliegenden Erfindung die Kondensator
abstimmschaltung, die für jeden Zyklus ein digitales Signal
von 1 Bit erzeugen und eine Anzahl von Kondensatoren redu
zieren kann, wobei so eine integrierte bzw. Einbaufläche mi
nimiert wird, und verhindern kann, daß das System infolge
einer Kapazitätsänderung eines Metall-Metall-Kondensators
instabil ist.
Die A/D-Wandlerschaltung gemäß der vorliegenden Erfin
dung kann ohne jegliche Modifikation oder Änderung auch auf
ein System, das die herkömmliche analoge Schaltung verwen
det, oder auf die Hybridmodusschaltung angewandt werden, in
der analoge und digitale Schaltungen gemeinsam vorhanden
sind. Die A/D-Wandlerschaltung gemäß der vorliegenden Erfin
dung reduziert demgemäß Herstellkosten, weil kein zusätzli
cher Herstellprozeß erforderlich ist.
Claims (17)
1. Analog/Digital-(A/D)-Wandlerschaltung mit:
einem ersten Abtast/Halteverstärker (201) zum Abtasten/ Halten eines analogen Eingangssignals (Vi);
einem Schalter (202) zum Auswählen eines Ausgangssignals vom ersten Abtast/Halteverstärker (201) und anschließenden Auswählen eines Rückkopplungssignals, indem er geschaltet wird;
einem A/D-Teilwandler (206) zum Umwandeln eines vom Schalter (202) ausgegebenen analogen Signals in ein digita les Signal;
einem Digital/Analog-(D/A)-Teilwandler (207) zum Umwan deln eines Ausgangssignals vom A/D-Teilwandler (206) in ein analoges Signal;
einem Subtrahierer (203) zum Erzeugen eines Differenz wertes zwischen dem vom Schalter (202) ausgegebenen analogen Signal und einem Ausgangssignal vom D/A-Teilwandler (207);
einem Restspannungsverstärker (204) zum Verstärken eines Ausgangssignals vom Subtrahierer (203);
einem zweiten Abtast/Halteverstärker (205) zum Halten/ Abtasten eines vom Restspannungsverstärker (204) ausgegebe nen Signals und Rückkoppeln eines resultierenden Signals zum Schalter (202);
einer digitalen Korrigiereinheit (208) zum Ausgeben ei nes digitalen Signals mit N Bits durch Überlagern von Aus gangssignalen vom A/D-Teilwandler (206) durch 1 Bit; und
einer Zeitsteuereinheit (209) zum Erzeugen eines Steuer signals und eines Zeitsteuertaktsignals für die Operation jeder Einheit, wobei
im ersten Abtast/Halteverstärker (201) erste und zweite Metall-Metall-Schalter (SW11, SW12), die je ein Eingangs signal (Vein1+, Vein1-) empfangen, durch erste und zweite Metall-Metall-Kondensatoren (C11, C12) mit Inversions- bzw. Nicht-Inversions-Eingangsanschlüssen eines Operationsver stärkers (OP1) verbunden sind, ein dritter Schalter (SW13) zwischen den ersten (SW11) und zweiten (SW12) Schalter ge koppelt ist, ein eine Vorspannung empfangender vierter Schalter (SW14) mit dem Inversions-Eingangsanschluß des Ope rationsverstärkers (OP1) verbunden ist, ein dritter Metall- Metall-Kondensator zwischen den Inversions-Eingangsanschluß und einen Nicht-Inversions-Ausgangsanschluß des Operations verstärkers geschaltet ist, ein die Vorspannung (BIAS) emp fangender fünfter Schalter (SW15) mit dem Nicht-Inversion- Eingangsanschluß des Operationsverstärkers (OP1) verbunden ist, ein vierter Metall-Metall-Kondensator zwischen den Nicht-Inversion-Eingangsanschluß und einen Inversions- Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers geschaltet ist und ein sechster Schalter (SW16) zwischen die Inversions- und Nicht-Inversions-Ausgangsanschlüsse des Operationsver stärkers (OP1) gekoppelt ist.
einem ersten Abtast/Halteverstärker (201) zum Abtasten/ Halten eines analogen Eingangssignals (Vi);
einem Schalter (202) zum Auswählen eines Ausgangssignals vom ersten Abtast/Halteverstärker (201) und anschließenden Auswählen eines Rückkopplungssignals, indem er geschaltet wird;
einem A/D-Teilwandler (206) zum Umwandeln eines vom Schalter (202) ausgegebenen analogen Signals in ein digita les Signal;
einem Digital/Analog-(D/A)-Teilwandler (207) zum Umwan deln eines Ausgangssignals vom A/D-Teilwandler (206) in ein analoges Signal;
einem Subtrahierer (203) zum Erzeugen eines Differenz wertes zwischen dem vom Schalter (202) ausgegebenen analogen Signal und einem Ausgangssignal vom D/A-Teilwandler (207);
einem Restspannungsverstärker (204) zum Verstärken eines Ausgangssignals vom Subtrahierer (203);
einem zweiten Abtast/Halteverstärker (205) zum Halten/ Abtasten eines vom Restspannungsverstärker (204) ausgegebe nen Signals und Rückkoppeln eines resultierenden Signals zum Schalter (202);
einer digitalen Korrigiereinheit (208) zum Ausgeben ei nes digitalen Signals mit N Bits durch Überlagern von Aus gangssignalen vom A/D-Teilwandler (206) durch 1 Bit; und
einer Zeitsteuereinheit (209) zum Erzeugen eines Steuer signals und eines Zeitsteuertaktsignals für die Operation jeder Einheit, wobei
im ersten Abtast/Halteverstärker (201) erste und zweite Metall-Metall-Schalter (SW11, SW12), die je ein Eingangs signal (Vein1+, Vein1-) empfangen, durch erste und zweite Metall-Metall-Kondensatoren (C11, C12) mit Inversions- bzw. Nicht-Inversions-Eingangsanschlüssen eines Operationsver stärkers (OP1) verbunden sind, ein dritter Schalter (SW13) zwischen den ersten (SW11) und zweiten (SW12) Schalter ge koppelt ist, ein eine Vorspannung empfangender vierter Schalter (SW14) mit dem Inversions-Eingangsanschluß des Ope rationsverstärkers (OP1) verbunden ist, ein dritter Metall- Metall-Kondensator zwischen den Inversions-Eingangsanschluß und einen Nicht-Inversions-Ausgangsanschluß des Operations verstärkers geschaltet ist, ein die Vorspannung (BIAS) emp fangender fünfter Schalter (SW15) mit dem Nicht-Inversion- Eingangsanschluß des Operationsverstärkers (OP1) verbunden ist, ein vierter Metall-Metall-Kondensator zwischen den Nicht-Inversion-Eingangsanschluß und einen Inversions- Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers geschaltet ist und ein sechster Schalter (SW16) zwischen die Inversions- und Nicht-Inversions-Ausgangsanschlüsse des Operationsver stärkers (OP1) gekoppelt ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, worin die ersten bis sech
sten Schalter durch Takte betätigt werden, die jeweils eine
verschiedene Phase aufweisen und einander nicht überlagert
sind.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, worin im Operati
onsverstärker vierte und fünfte PMOS-Transistoren (M4, M5)
je einen einen Source-Anschluß zum Empfangen einer Spannung
(Vdd) und einen Gate-Anschluß zum Empfangen einer ersten
Vorspannung (BIAS1) aufweisen und Drain-Anschlüsse der vier
ten und fünften PMOS-Transistoren mit Drain-Anschlüssen ei
nes ersten (M1) bzw. zweiten (M2) NMOS-Transistors verbunden
sind, die jeweils einen Gate-Anschluß zum Empfangen eines
Eingangssignals (INC, INT) aufweisen und jeweils mit Source-
Anschlüssen sechster (M6) und siebter (M7) PMOS-Transistoren
mit je einem Gate-Anschluß zum Empfangen einer zweiten Vor
spannung (BIAS2) verbunden sind, und jeder Source-Anschluß
des ersten (M1) und zweiten (M2) NMOS-Transistors mit einem
Drain-Anschluß eines dritten NMOS-Transistors (M3) mit einem
Gate-Anschluß zum Empfangen einer vierten Vorspannung
(BIAS4) verbunden ist, und Drain-Anschlüsse eines zehnten
und elften NMOS-Transistors (M10, M11), von denen jeder ei
nen Gate-Anschluß zum Empfangen eines Signals aufweist, das
von einer Ausgabe-Gleichtakt-Rückkopplungsschaltung (CMFB)
ausgegeben wird, an die eine fünfte Vorspannung (BIAS5) an
gelegt wird, mit Source-Anschlüssen eines achten (M8) bzw.
(M9) neunten NMOS-Transistors verbunden sind und jeder Sour
ce-Anschluß des dritten, zehnten und elften NMOS-Transistors
geerdet ist und Drain-Anschlüsse des sechsten und siebten
PMOS-Transistors mit Drain-Anschlüssen des achten bzw. neun
ten NMOS-Transistors verbunden sind.
4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
worin die A/D-Wandlerschaltung ferner eine Vorspannungs
schaltung zum Anlegen einer Vorspannung an den Operations
verstärker aufweist, in dem eine Spannung an jeden Source-
Anschluß der ersten bis siebten PMOS-Transistoren angelegt
wird und Source-Anschlüsse der ersten bis sechsten NMOS-
Transistoren geerdet sind, und Drain-Anschlüsse des ersten
PMOS- und NMOS-Transistors miteinander verbunden sind und
deren Verbindungspunkt mit einem Gate-Anschluß des ersten
NMOS-Transistors verbunden ist, Drain-Anschlüsse des zweiten
PMOS- und NMOS-Transistors miteinander verbunden sind und
deren Verbindungspunkt mit einem Gate-Anschluß des zweiten
NMOS-Transistors verbunden ist, Drain-Anschlüsse des dritten
PMOS- und NMOS-Transistors miteinander verbunden sind und
deren Verbindungspunkt mit Gate-Anschlüssen der zweiten und
dritten PMOS-Transistoren verbunden ist, Drain-Anschlüsse
des vierten PMOS- und NMOS-Transistors miteinander verbunden
sind und deren Verbindungspunkt mit einem Gate-Anschluß des
vierten PMOS-Transistors verbunden ist und ein mit einem
Drain-Anschluß des fünften PMOS-Transistors verbundener
Schalter ebenfalls mit einem Drain-Anschluß des fünften
NMOS-Transistors und jedem Gate-Anschluß der dritten bis
fünften NMOS-Transistoren verbunden ist, und Drain-
Anschlüsse des sechsten PMOS- und NMOS-Transistors miteinan
der verbunden sind und deren Verbindungspunkt mit einem Ga
te-Anschluß des sechsten NMOS-Transistors verbunden ist und
ein Drain-Anschluß des siebten PMOS-Transistors mit einer
Stromquelle und deren Verbindungspunkt mit Gate-Anschlüssen
der ersten und fünften bis siebten PMOS-Transistoren verbun
den ist.
5. Analog/Digital-(A/D)-Wandlerschaltung mit:
einem ersten Abtast/Halteverstärker (201) zum Abtasten/ Halten eines analogen Eingangssignals (Vi);
einem Schalter (202) zum Auswählen eines Ausgangssignals vom ersten Abtast/Halteverstärker (201) und anschließenden Auswählen eines Rückkopplungssignals, indem er geschaltet wird;
einem A/D-Teilwandler (206) zum Umwandeln eines vom Schalter (202) ausgegebenen analogen Signals in ein digita les Signal;
einem Digital/Analog-(D/A)-Teilwandler (207) zum Umwan deln eines Ausgangssignals vom A/D-Teilwandler (206) in ein analoges Signal;
einem Subtrahierer (203) zum Erzeugen eines Differenz wertes zwischen dem vom Schalter (202) ausgegebenen analogen Signal und einem Ausgangssignal vom D/A-Teilwandler (207);
einem Restspannungsverstärker (204) zum Verstärken eines Ausgangssignals vom Subtrahierer (203);
einem zweiten Abtast/Halteverstärker (205) zum Halten/ Abtasten eines vom Restspannungsverstärker (204) ausgegebe nen Signals und Rückkoppeln eines resultierenden Signals zum Schalter (202);
einer digitalen Korrigiereinheit (208) zum Ausgeben ei nes digitalen Signals mit N Bits durch Überlagern von Aus gangssignalen vom A/D-Teilwandler (206) durch 1 Bit; und
einer Zeitsteuereinheit (209) zum Erzeugen eines Steuer signals und eines Zeitsteuertaktsignals für die Operation jeder Einheit, wobei
im zweiten Abtast/Halteverstärker (205) erste und zwei te Schalter (SW21, SW22), die jeweils ein Eingangssignal (Vein2+, Vein2-) empfangen, durch erste und zweite Metall- Metall-Kondensatoren (C21, C22) mit Inversions- bzw. Nicht- Inversions-Eingangsanschlüssen eines Operationsverstärkers (OP2) verbunden sind und der Inversion-Eingangsanschluß des Operationsverstärkers (OP2) mit einem dritten Schalter (SW23) verbunden ist, der eine Vorspannung (BIAS) empfängt, und dessen Nicht-Inversions-Eingangsanschluß mit einem vier ten Schalter (SW24) verbunden ist, der die Vorspannung emp fängt, und ein fünfter Schalter (SW25) zwischen den ersten Schalter und einen Nicht-Inversions-Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers (OP2) gekoppelt ist und ein sechster Schalter (SW26) zwischen den zweiten Schalter und dessen In versions-Ausgangsanschluß gekoppelt ist und ein siebter Schalter (SW27) zwischen die Inversions- und Nicht- Inversions-Ausgangsanschlüsse des Operationsverstärkers (OP2) gekoppelt ist.
einem ersten Abtast/Halteverstärker (201) zum Abtasten/ Halten eines analogen Eingangssignals (Vi);
einem Schalter (202) zum Auswählen eines Ausgangssignals vom ersten Abtast/Halteverstärker (201) und anschließenden Auswählen eines Rückkopplungssignals, indem er geschaltet wird;
einem A/D-Teilwandler (206) zum Umwandeln eines vom Schalter (202) ausgegebenen analogen Signals in ein digita les Signal;
einem Digital/Analog-(D/A)-Teilwandler (207) zum Umwan deln eines Ausgangssignals vom A/D-Teilwandler (206) in ein analoges Signal;
einem Subtrahierer (203) zum Erzeugen eines Differenz wertes zwischen dem vom Schalter (202) ausgegebenen analogen Signal und einem Ausgangssignal vom D/A-Teilwandler (207);
einem Restspannungsverstärker (204) zum Verstärken eines Ausgangssignals vom Subtrahierer (203);
einem zweiten Abtast/Halteverstärker (205) zum Halten/ Abtasten eines vom Restspannungsverstärker (204) ausgegebe nen Signals und Rückkoppeln eines resultierenden Signals zum Schalter (202);
einer digitalen Korrigiereinheit (208) zum Ausgeben ei nes digitalen Signals mit N Bits durch Überlagern von Aus gangssignalen vom A/D-Teilwandler (206) durch 1 Bit; und
einer Zeitsteuereinheit (209) zum Erzeugen eines Steuer signals und eines Zeitsteuertaktsignals für die Operation jeder Einheit, wobei
im zweiten Abtast/Halteverstärker (205) erste und zwei te Schalter (SW21, SW22), die jeweils ein Eingangssignal (Vein2+, Vein2-) empfangen, durch erste und zweite Metall- Metall-Kondensatoren (C21, C22) mit Inversions- bzw. Nicht- Inversions-Eingangsanschlüssen eines Operationsverstärkers (OP2) verbunden sind und der Inversion-Eingangsanschluß des Operationsverstärkers (OP2) mit einem dritten Schalter (SW23) verbunden ist, der eine Vorspannung (BIAS) empfängt, und dessen Nicht-Inversions-Eingangsanschluß mit einem vier ten Schalter (SW24) verbunden ist, der die Vorspannung emp fängt, und ein fünfter Schalter (SW25) zwischen den ersten Schalter und einen Nicht-Inversions-Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers (OP2) gekoppelt ist und ein sechster Schalter (SW26) zwischen den zweiten Schalter und dessen In versions-Ausgangsanschluß gekoppelt ist und ein siebter Schalter (SW27) zwischen die Inversions- und Nicht- Inversions-Ausgangsanschlüsse des Operationsverstärkers (OP2) gekoppelt ist.
6. Schaltung nach Anspruch 5, worin die ersten bis sieb
ten Schalter (SW21-SW27) durch Takte betätigt werden, die
eine verschiedene Phase aufweisen und einander nicht überla
gert sind.
7. Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, worin im Operati
onsverstärker ein vierter und fünfter PMOS-Transistor je ei
nen einen Source-Anschluß zum Empfangen einer Spannung und
einen Gate-Anschluß zum Empfangen einer ersten Vorspannung
aufweisen und Drain-Anschlüsse des vierten und fünften PMOS-
Transistors mit Drain-Anschlüssen des ersten bzw. zweiten
NMOS-Transistors verbunden sind, die jeweils einen Gate-
Anschluß zum Empfangen eines Eingangssignals aufweisen, und
jeweils mit Source-Anschlüssen des sechsten und siebten
PMOS-Transistors mit jeweils einem Gate-Anschluß zum Empfan
gen einer zweiten Vorspannung verbunden sind und jeder Sour
ce-Anschluß des ersten und zweiten NMOS-Transistors mit ei
nem Drain-Anschluß eines dritten NMOS-Transistors mit einem
Gate-Anschluß zum Empfangen einer vierten Vorspannung ver
bunden ist und Drain-Anschlüsse des zehnten und elften NMOS-
Transistors, von denen jeder einen Gate-Anschluß zum Empfan
gen eines Signals aufweist, das von einer Ausgabe-Gleich
takt-Rückkopplungsschaltung ausgegeben wird, an die eine
fünfte Vorspannung angelegt wird, mit Source-Anschlüssen des
achten bzw. neunten NMOS-Transistors verbunden sind und je
der Source-Anschluß des dritten, zehnten und elften NMOS-
Transistors geerdet ist und Drain-Anschlüsse des sechsten
und siebten PMOS-Transistors mit Drain-Anschlüssen des ach
ten bzw. neunten NMOS-Transistors verbunden sind.
8. Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, worin die A/D-
Wandlerschaltung ferner eine Vorspannungsschaltung zum Anle
gen einer Vorspannung an den Operationsverstärker aufweist,
in dem eine Spannung an jeden Source-Anschluß der ersten bis
siebten PMOS-Transistoren angelegt wird und Source-
Anschlüsse der ersten bis sechsten NMOS-Transistoren geerdet
sind, und Drain-Anschlüsse des ersten PMOS- und NMOS-
Transistors miteinander verbunden sind und deren Verbin
dungspunkt mit einem Gate-Anschluß des ersten NMOS-
Transistors verbunden ist, Drain-Anschlüsse des zweiten
PMOS- und NMOS-Transistors miteinander verbunden sind und
deren Verbindungspunkt mit einem Gate-Anschluß des zweiten
NMOS-Transistors verbunden ist, Drain-Anschlüsse des dritten
PMOS- und NMOS-Transistors miteinander verbunden sind und
deren Verbindungspunkt mit Gate-Anschlüssen des zweiten und
dritten PMOS-Transistors verbunden ist, Drain-Anschlüsse des
vierten PMOS- und NMOS-Transistors miteinander verbunden
sind und deren Verbindungspunkt mit einem Gate-Anschluß des
vierten PMOS-Transistors verbunden ist und ein mit einem
Drain-Anschluß des fünften PMOS-Transistors verbundener
Schalter ebenfalls mit einem Drain-Anschluß des fünften
NMOS-Transistors und jedem Gate-Anschluß der dritten bis
fünften NMOS-Transistoren verbunden ist und Drain-Anschlüsse
des sechsten PMOS- und NMOS-Transistors miteinander verbun
den sind und deren Verbindungspunkt mit einem Gate-Anschluß
des sechsten NMOS-Transistors verbunden ist und ein Drain-
Anschluß des siebten PMOS-Transistors mit einer Stromquelle
und deren Verbindungspunkt mit Gate-Anschlüssen der ersten
und fünften bis siebten PMOS-Transistoren verbunden ist.
9. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
worin der A/D-Wandler bei jedem Zyklus ein Ausgangssignal
von 1 Bit erzeugt.
10. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
worin der Schalter, der D/A-Teilwandler, der Subtrahierer
und der Restspannungsverstärker als eine einzelne Schaltung
integriert sind.
11. Schaltung nach einen der vorhergehenden Ansprüche,
worin der Schalter (202) das Ausgangssignal vom ersten Ab
tast/Halteverstärker (201) nur in einem ersten Zyklus aus
wählt.
12. Schaltung nach Anspruch 1, worin der erste Abtast/
Halteverstärker (201) eine größere Rückkopplungsverstärkung
als der zweite Abtast/Halteverstärker (205) hat.
13. Analog/Digital-(A/D)-Schaltung mit:
einem ersten Abtast/Halteverstärker zum Abtasten/Halten eines analogen Ausgangssignals;
einem Schalter zum Auswählen eines vom ersten Abtast/ Halteverstärker ausgegebenen Signals und anschließenden Aus wählen eines Rückkopplungssignals, indem er geschaltet wird;
einem A/D-Teilwandler zum Umwandeln eines vom Schalter ausgegebenen analogen Signals in ein digitales Signal;
einem multiplizierenden D/A-Wandlerblock zum Umwandeln eines Ausgangssignals vom A/D-Teilwandler in ein analoges Signal und Verstärken eines Differenzwertes, der zwischen dem analogen Signal und dem vom Schalter ausgegebenen analo gen Signal erhalten wird; worin in dem multiplizierenden D/A-Wandlerblock ein Ausgangsanschluß eines ersten Verstär kers (211), der ein Eingangssignal empfängt, durch einen zweiten Verstärker (212) mit einem Ausgabeknoten (AUS) ver bunden ist, die ersten und zweiten Verstärker (211, 212) mit einer Vorspannungsschaltung (214) verbunden sind und eine Abstimmschaltung (213) mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß des zweiten Verstärkers (212) verbunden ist;
einem zweiten Abtast/Halteverstärker zum Halten/Abtasten eines vom multiplizierenden D/A-Wandlerblock ausgegebenen Signals und Rückkoppeln eines resultierenden Signals zum Schalter;
einer digitalen Korrigiereinheit zum Ausgeben eines di gitalen Signals mit N Bits durch Überlagern von Ausgangs signalen vom A/D-Teilwandler durch 1 Bit; und
einer Zeitsteuereinheit zum Erzeugen eines Steuersignals und eines Zeitsteuertaktsignals für die Operation jeder Ein heit.
einem ersten Abtast/Halteverstärker zum Abtasten/Halten eines analogen Ausgangssignals;
einem Schalter zum Auswählen eines vom ersten Abtast/ Halteverstärker ausgegebenen Signals und anschließenden Aus wählen eines Rückkopplungssignals, indem er geschaltet wird;
einem A/D-Teilwandler zum Umwandeln eines vom Schalter ausgegebenen analogen Signals in ein digitales Signal;
einem multiplizierenden D/A-Wandlerblock zum Umwandeln eines Ausgangssignals vom A/D-Teilwandler in ein analoges Signal und Verstärken eines Differenzwertes, der zwischen dem analogen Signal und dem vom Schalter ausgegebenen analo gen Signal erhalten wird; worin in dem multiplizierenden D/A-Wandlerblock ein Ausgangsanschluß eines ersten Verstär kers (211), der ein Eingangssignal empfängt, durch einen zweiten Verstärker (212) mit einem Ausgabeknoten (AUS) ver bunden ist, die ersten und zweiten Verstärker (211, 212) mit einer Vorspannungsschaltung (214) verbunden sind und eine Abstimmschaltung (213) mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß des zweiten Verstärkers (212) verbunden ist;
einem zweiten Abtast/Halteverstärker zum Halten/Abtasten eines vom multiplizierenden D/A-Wandlerblock ausgegebenen Signals und Rückkoppeln eines resultierenden Signals zum Schalter;
einer digitalen Korrigiereinheit zum Ausgeben eines di gitalen Signals mit N Bits durch Überlagern von Ausgangs signalen vom A/D-Teilwandler durch 1 Bit; und
einer Zeitsteuereinheit zum Erzeugen eines Steuersignals und eines Zeitsteuertaktsignals für die Operation jeder Ein heit.
14. Schaltung nach Anspruch 13, worin in der Abstimm
schaltung (213) ein Paar Reihenschaltereinheiten parallel
verbunden sind, eine Reihenschaltereinheit mit einer Viel
zahl von Kondensatoren parallel verbunden ist und die Reihenschaltereinheiten
durch jedes einer Vielzahl digitaler
Eingangssignale jeweils gesteuert werden.
15. Schaltung nach Anspruch 14, worin jeder der Konden
satoren ein Metall-Metall-Kondensator ist.
16. Schaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, worin
eine Konduktanz (gm2) des zweiten Verstärkers (212) immer
größer als die (gm1) des ersten Verstärkers (211) ist.
17. Schaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, worin
der Schalter in dem multiplizierenden D/A-Wandlerblock ein
gebaut ist.
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