KR101662688B1 - Pipeline analog-digital converter - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 형태에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기는, 제1 내지 제N (N은 2 이상의 정수) 아날로그-디지털 변환 스테이지들이 직렬로 연결되며, 아날로그 입력 신호를 디지털 출력 신호로 변환하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에 있어서, 제1 아날로그-디지털 변환 스테이지는, 하나의 연산 증폭기 및 제1 및 제2 커패시터로 샘플 앤 홀드 회로(Sample and Hold Amplifier, SHA)와 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로(Multiplying Digital-to-Analog Converter, MDAC)를 제공하는 샘플링 회로를 포함하고, 샘플링 회로는, 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 동안 연산 증폭기의 비반전 입력 단자를 접지 단자에 연결하고, 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자를 직접 연결함으로써, 연산 증폭기를 리셋할 수 있다.A pipelined analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention includes first to Nth (N is an integer of 2 or more) analog-to-digital conversion stages connected in series, and a pipe for converting an analog input signal into a digital output signal A line analog-to-digital converter, wherein the first analog-to-digital conversion stage comprises an operational amplifier, first and second capacitors, a sample and hold amplifier (SHA) and a multiplier digital- The sampling circuit includes a non-inverting input terminal of the operational amplifier connected to the ground terminal during sampling of the analog input signal, and a non-inverting input terminal of the inverting input terminal of the operational amplifier, And the output terminal are directly connected, the operational amplifier can be reset.
Description
본 발명은 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에 관한 것이다.
The present invention relates to a pipelined analog-to-digital converter.
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기는 신호 처리, 무선 통신, 디스플레이 등의 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히, 높은 해상도와 동작 속도를 구현하기 위해, 파이프라인 구조를 적용한 파이프라인 아날로그-디지털 변환기가 제안된 바 있다. 일반적인 파이프라인 아날로그-디지털 변환기는, 아날로그 입력 신호를 샘플링 및 홀딩하는 샘플 앤 홀드 회로(Sample and Hold Amplifier, SHA)와, 복수의 스테이지를 포함할 수 있다. 각 스테이지는 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로(Multiplying Digital-to-Analog Converter, MDAC) 및 플래시 아날로그-디지털 변환 회로(Flash Analog-Digital Converter, FADC)를 포함할 수 있다.Analog-to-digital converters for converting analog signals to digital signals are being applied in various fields such as signal processing, wireless communication, and display. In particular, a pipelined analog-to-digital converter employing a pipeline structure has been proposed to realize a high resolution and an operation speed. A typical pipelined analog-to-digital converter can include a plurality of stages, a sample and hold amplifier (SHA) for sampling and holding analog input signals, and a plurality of stages. Each stage may include a Multiplying Digital-to-Analog Converter (MDAC) and a Flash Analog-Digital Converter (FADC).
파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 소모 전력 및 회로 면적을 줄이기 위해, 다양한 방법이 제안된 바 있다. 예를 들어, 샘플 앤 홀드 회로 없이 제1 스테이지의 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로가 아날로그 입력 신호를 샘플링하거나, 또는 연산 증폭기에 스위치를 연결하여 샘플링 동작 동안 연산 증폭기를 끄는 방법 등이 제안된 바 있다. 그러나, 샘플 앤 홀드 회로를 제거한 경우, 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 첫 번째 스테이지에서 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로와 플래시 디지털-아날로그 변환 회로의 샘플링 시간에 오차가 발생하여 디지털 출력 신호에 오류가 포함될 수 있다. 또한, 연산 증폭기에 스위치를 연결하는 경우, 스위치가 연결된 후 연산 증폭기가 동작할 때까지 소정의 정착 시간(settling time)이 필요한 문제가 있었다.
Various methods have been proposed to reduce the power consumption and circuit area of pipelined analog-to-digital converters. For example, there has been proposed a method in which a first stage of a multi-flying digital-to-analog conversion circuit samples and inputs an analog input signal without a sample-and-hold circuit or switches a operational amplifier to an operational amplifier to turn off an operational amplifier during a sampling operation . However, when the sample-and-hold circuit is removed, errors occur in the sampling time of the multi-flying digital-to-analog conversion circuit and the flash digital-to-analog conversion circuit in the first stage of sampling the analog input signal, have. Further, when a switch is connected to the operational amplifier, there is a problem that a predetermined settling time is required until the operational amplifier operates after the switch is connected.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 하나의 연산 증폭기 및 복수의 커패시터를 갖는 샘플링 회로로 샘플 앤 홀드 회로와 첫 번째 스테이지의 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 제공함으로써 소모 전력과 회로 면적을 줄이고, 동시에 우수한 성능을 갖는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기를 제공하고자 하는 데에 있다.
One of the technical problems to be solved by the technical idea of the present invention is to provide a sampling circuit having one operational amplifier and a plurality of capacitors to provide a sample and hold circuit and a first stage multi- And to provide a pipelined analog-to-digital converter with reduced performance and at the same time excellent performance.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기는, 제1 내지 제N (N은 2 이상의 정수) 아날로그-디지털 변환 스테이지들이 직렬로 연결되며, 아날로그 입력 신호를 디지털 출력 신호로 변환하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에 있어서, 상기 제1 아날로그-디지털 변환 스테이지는, 하나의 연산 증폭기 및 제1 및 제2 커패시터로 샘플 앤 홀드 회로(Sample and Hold Amplifier, SHA)와 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로(Multiplying Digital-to-Analog Converter, MDAC)를 제공하는 샘플링 회로를 포함하고, 상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 동안 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자를 접지 단자에 연결하고, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자를 직접 연결함으로써, 상기 연산 증폭기를 리셋할 수 있다.A pipelined analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention includes first to Nth (N is an integer of 2 or more) analog-to-digital conversion stages connected in series, and a pipe for converting an analog input signal into a digital output signal A first analog-to-digital conversion stage comprises an operational amplifier, first and second capacitors, a sample and hold amplifier (SHA) and a multiplier digital-to-analog conversion circuit And a sampling circuit for providing a multiplying digital-to-analog converter (MDAC), wherein the sampling circuit connects a non-inverting input terminal of the operational amplifier to a ground terminal during sampling of the analog input signal, By directly connecting the inverting input terminal and the output terminal of the amplifier, the operational amplifier can be reset.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제2 내지 제N 아날로그 디지털-변환 스테이지들 각각은, 하나의 연산 증폭기를 공유하는 둘 이상의 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, each of the second to Nth analog to digital conversion stages may include two or more multiplying digital-to-analog conversion circuits sharing one operational amplifier.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제1 내지 제N 아날로그 디지털-변환 스테이지들 각각은, 하나의 비교기를 공유하는 둘 이상의 플래시 아날로그-디지털 변환 회로(Flash Analog-Digital Converter, FADC)를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, each of the first to Nth analog to digital conversion stages may include two or more Flash Analog-Digital Converters (FADCs) that share one comparator have.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제1 내지 제N 아날로그 디지털-변환 스테이지들 각각에 포함되는 상기 둘 이상의 플래시 아날로그-디지털 변환 회로는, 소정의 기준 전압을 생성하는 전압 분배 회로를 공유할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the two or more flash analog-to-digital conversion circuits included in each of the first to Nth analog to digital conversion stages may share a voltage divider circuit for generating a predetermined reference voltage .
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 둘 이상의 플래시 아날로그-디지털 변환 회로가 출력하는 디지털 신호에 기초하여 상기 디지털 출력 신호를 생성하는 디지털 에러 보정부; 를 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, a digital error correction section for generating the digital output signal based on a digital signal output by the two or more flash analog-digital conversion circuits; As shown in FIG.
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본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호가 전달되는 입력 신호 단자와, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자 사이에 상기 복수의 커패시터를 연결하여 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the sampling circuit may sample the analog input signal by connecting the plurality of capacitors between an input signal terminal to which the analog input signal is transmitted and an inverting input terminal of the operational amplifier .
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 샘플링 회로는, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 연산 증폭기의 출력 단자 사이에 상기 복수의 커패시터를 병렬로 연결하여 샘플링한 신호를 홀딩할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the sampling circuit may hold the sampled signal by connecting the plurality of capacitors in parallel between the inverting input terminal of the operational amplifier and the output terminal of the operational amplifier.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 샘플링 회로는, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 복수의 커패시터 중 제1 커패시터를 연결하고, 소정의 기준 신호가 전달되는 입력 신호 단자와 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자 사이에 상기 복수의 커패시터 중 제2 커패시터를 연결하여 홀딩한 신호를 증폭할 수 있다.
In some embodiments of the present invention, the sampling circuit includes a first capacitor of the plurality of capacitors connected between an inverting input terminal and an output terminal of the operational amplifier, and an input signal terminal to which a predetermined reference signal is transmitted, And a second capacitor of the plurality of capacitors is connected between the inverting input terminals of the amplifier to amplify the held signal.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기는, 서로 직렬로 연결되는 제1 내지 제N (N은 2 이상의 정수) 스테이지를 포함하며, 아날로그 입력 신호를 디지털 출력 신호로 변환하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에 있어서, 상기 제1 스테이지는 하나의 연산 증폭기와 제1 및 제2 커패시터로 구현되어 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링, 홀딩, 및 증폭하는 샘플링 회로를 포함하고, 상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 동안 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자를 접지 단자에 연결하고, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자를 직접 연결함으로써, 상기 연산 증폭기를 리셋할 수 있다.A pipelined analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention includes first to Nth (N is an integer of 2 or more) stages connected in series with each other, The analog-to-digital converter of
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플, 홀딩, 증폭하는 동안 상기 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나를 상기 연산 증폭기의 입력 단자 중 적어도 하나에 연결할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the sampling circuit may connect at least one of the first and second capacitors to at least one of the input terminals of the operational amplifier while sampling, holding, and amplifying the analog input signal.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 샘플링 회로는 상기 하나의 연산 증폭기와 상기 제1 및 제2 커패시터로 구현되는 플립 어라운드 샘플 앤 홀드 회로(Flip Around Sample and Hold Amplifier)를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the sampling circuit may include a flip-around sample and hold amplifier implemented with the one operational amplifier and the first and second capacitors.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제2 내지 제N 스테이지는, 하나의 연산 증폭기를 공유하는 둘 이상의 멀리플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the second through N stages may include two or more far-flying digital-to-analog conversion circuits sharing an operational amplifier.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제1 내지 제N 스테이지들 각각은, 하나의 비교기를 공유하는 둘 이상의 플래시 아날로그-디지털 변환 회로를 포함할 수 있다.
In some embodiments of the present invention, each of the first through N stages may include two or more flash analog-to-digital conversion circuits sharing a single comparator.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기는, 서로 직렬로 연결되는 제1 내지 제N 스테이지들을 가지며, 상기 제1 스테이지는 아날로그 입력 신호를 수신하고, 상기 제2 내지 제N 스테이지는 이전 스테이지로부터 잔여(residue) 아날로그 신호를 수신하여 복수의 디지털 신호를 생성하는 컨버터부; 및 상기 복수의 디지털 신호에 포함되는 에러를 보정하여 디지털 출력 신호를 생성하는 디지털 에러 보정부; 를 포함하며, 상기 제1 스테이지는, 상기 컨버터부의 입력 단을 구성하는 샘플 앤 홀드 회로 및 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로가 연산 증폭기 및 제1 및 제2 커패시터를 공유하도록 하여 상기 샘플 앤 홀드 회로 및 상기 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 하나의 샘플링 회로로 제공하며, 상기 샘플링 회로가 동작하는 동안, 상기 연산 증폭기의 입력 단자 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나에 연결되며, 상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 동안 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자를 접지 단자에 연결하고, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자를 직접 연결함으로써, 상기 연산 증폭기를 리셋할 수 있다.A pipelined analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention has first through N stages connected in series with each other, the first stage receiving an analog input signal, the second through N stages A converter for receiving a residue analog signal from a previous stage and generating a plurality of digital signals; And a digital error correcting unit for correcting errors included in the plurality of digital signals to generate a digital output signal; Wherein the first stage includes a sample-and-hold circuit and a multi-flying digital-to-analog conversion circuit that constitute the input stage of the converter section share the operational amplifier and the first and second capacitors, Wherein at least one of the input terminals of the operational amplifier is coupled to at least one of the first and second capacitors while the sampling circuit is operating, The sampling circuit may reset the operational amplifier by connecting a noninverting input terminal of the operational amplifier to a ground terminal while sampling the analog input signal and directly connecting an inverting input terminal and an output terminal of the operational amplifier .
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 동안 상기 연산 증폭기를 리셋할 수 있다.In some embodiments of the invention, the sampling circuit may reset the operational amplifier while sampling the analog input signal.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 샘플링 동작, 샘플링한 신호를 홀딩하는 홀딩 동작, 및 홀딩한 신호를 증폭하는 증폭 동작을 순차적으로 반복할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the sampling circuit may sequentially repeat the sampling operation for sampling the analog input signal, the holding operation for holding the sampled signal, and the amplifying operation for amplifying the held signal.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제2 내지 제N 스테이지는, 하나의 연산 증폭기를 공유하는 둘 이상의 멀리플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the second through N stages may include two or more far-flying digital-to-analog conversion circuits sharing an operational amplifier.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제1 내지 제N 스테이지들 각각은, 하나의 비교기를 공유하는 둘 이상의 플래시 아날로그-디지털 변환 회로를 포함할 수 있다.
In some embodiments of the present invention, each of the first through N stages may include two or more flash analog-to-digital conversion circuits sharing a single comparator.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 아날로그 입력 신호를 샘플링 및 홀드하는 샘플 앤 홀드 회로의 기능 및 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로의 기능을 제공하는 샘플링 회로가 하나의 연산 증폭기 및 복수의 커패시터를 포함한다. 샘플링 회로는 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 동안 연산 증폭기를 리셋할 수 있다. 따라서, 샘플링 회로에서 메모리 효과(memory effect)를 최소화할 수 있으며, 샘플링 오차 없이 회로 면적 및 소모 전력이 절감되는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기를 제공할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the sampling circuit that provides the function of the sample and hold circuit to sample and hold the analog input signal and the function of the multiplying digital-to-analog conversion circuit includes one operational amplifier and a plurality of capacitors . The sampling circuit can reset the operational amplifier while sampling the analog input signal. Thus, it is possible to provide a pipelined analog-to-digital converter that minimizes the memory effect in the sampling circuit and reduces circuit area and power consumption without sampling errors.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
The various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and can be more easily understood in the course of describing a specific embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기를 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에 포함될 수 있는 제1 스테이지를 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 제1 스테이지에 포함될 수 있는 샘플링 회로를 간단하게 나타낸 회로도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시한 샘플링 회로의 동작을 설명하기 위해 제공되는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에 포함될 수 있는 제2 내지 제N 스테이지를 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 제2 내지 제N 스테이지에 포함될 수 있는 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 간단하게 나타낸 회로도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시한 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로의 동작을 설명하기 위해 제공되는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 제2 내지 제N 스테이지에 포함될 수 있는 플래시 아날로그-디지털 변환 회로를 간단하게 나타낸 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기를 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다.Figure 1 is a simplified block diagram of a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a simplified block diagram of a first stage that may be included in a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the invention.
3 is a simplified circuit diagram of a sampling circuit that may be included in a first stage of a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention.
4A to 4C are circuit diagrams for explaining the operation of the sampling circuit shown in FIG.
5 is a simplified block diagram of second to Nth stages that may be included in a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention.
6 is a simplified circuit diagram of a multi-flying digital-to-analog conversion circuit that may be included in the second through N stages of a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention.
Figs. 7A and 7B are circuit diagrams for explaining the operation of the multi-flying digital-analog conversion circuit shown in Fig.
Figure 8 is a simplified circuit diagram of a flash analog-to-digital conversion circuit that may be included in the second through N stages of a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention.
9 is a block diagram illustrating a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention.
10 is a timing diagram illustrating the operation of a pipelined analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
The embodiments of the present invention may be modified into various other forms or various embodiments may be combined, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity of description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기를 간단하게 나타낸 블록도이다.Figure 1 is a simplified block diagram of a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(1)는, 서로 직렬로 연결되는 N개의 스테이지(20-1~20-N)를 갖는 컨버터부(20) 및 N개의 스테이지(20-1~20-N) 각각이 생성하는 디지털 신호 Dout(1)~Dout(N)을 이용하여 디지털 출력 신호 Dout을 생성하는 디지털 에러 보정부(30)를 포함할 수 있다.1, a pipeline analog-to-
컨버터부(20)는 서로 직렬로 연결되는 N개의 스테이지(20-1~20-N)를 포함하며, 각 스테이지(20-1~20-N)는 디지털 신호 Dout(1)~Dout(N)를 생성할 수 있다. 제1 스테이지(20-1)는 아날로그 입력 신호 Vin을 입력받을 수 있으며, 제2 내지 제N 스테이지(20-2~20-N)는 이전 스테이지(20-1~20-(N-1))가 출력하는 아날로그 잔류 신호를 입력받을 수 있다.The
각 스테이지(20-1~20-N)는 아날로그 신호를 샘플링하는 회로를 이용하여 아날로그 입력 신호 Vin 또는 이전 스테이지(20-1~20-(N-1))로부터 전달되는 아날로그 잔류 신호를 샘플링할 수 있다. 제1 스테이지(20-1)는 샘플 앤 홀드 회로를 이용하여 아날로그 입력 신호 Vin을 샘플링 및 홀드할 수 있으며, 제2 내지 제N 스테이지(20-2~20-N)는 홀드 기능 없이 이전 스테이지(20-1~20-(N-1))로부터 전달되는 아날로그 잔류 신호를 샘플링할 수 있다. 각 스테이지(20-1~20-N)에 포함되는 아날로그-디지털 변환 회로는 샘플링한 아날로그 신호를 디지털 신호 Dout(1)~Dout(N)으로 변환할 수 있다. 각 스테이지(20-1~20-N)에 포함되는 아날로그-디지털 변환 회로는 플래시 아날로그-디지털 변환 회로(Flash Analog-to-Digital Converter, FADC)일 수 있다.Each of the stages 20-1 to 20-N samples an analog residual signal transmitted from the analog input signal Vin or previous stages 20-1 to 20- (N-1) using a circuit for sampling an analog signal . The first stage 20-1 can sample and hold the analog input signal Vin using a sample and hold circuit and the second to Nth stages 20-2 to 20- 20-1 to 20- (N-1). The analog-digital conversion circuit included in each of the stages 20-1 to 20-N can convert the sampled analog signal into digital signals Dout (1) to Dout (N). The analog-digital conversion circuit included in each of the stages 20-1 to 20-N may be a flash analog-to-digital converter (FADC).
한편, 각 스테이지(20-1~20-N)는 디지털 신호 Dout(1)~Dout(N)를 다시 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 각 스테이지(20-1~20-N)는 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로(Multiplying Digital-to-Analog Converter, MDAC)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제N-1 스테이지(20-1~20-(N-1)) 각각에 포함되는 MDAC은 아날로그 잔류(Residue) 신호를 생성할 수 있으며, MDAC에 의해 제1 내지 제N-1 스테이지(20-1~20-(N-1)) 각각에서 생성된 아날로그 잔류 신호는 제2 내지 제N 스테이지(20-2~20-N)에 아날로그 입력으로 전달될 수 있다. 마지막에 연결되는 제N 스테이지(20-N)는 MDAC을 포함하지 않을 수 있다. On the other hand, each of the stages 20-1 to 20-N may include a digital-analog conversion circuit for converting the digital signals Dout (1) to Dout (N) back into analog signals. In one embodiment, each of the stages 20-1 to 20-N may include a multiplying digital-to-analog converter (MDAC). The MDAC included in each of the first to (N-1) th stages 20-1 to 20- (N-1) may generate an analog residual signal, The analog residual signals generated in each of the first to Nth stages 20-1 to 20- (N-1) may be transferred to the analog inputs to the second to Nth stages 20-2 to 20-N. The N-th stage 20-N connected at the last may not include the MDAC.
특히 본 발명의 다양한 실시예에서 제1 스테이지(20-1)에 포함되는 MDAC은 아날로그 입력 신호 Vin을 샘플링 및 홀드하는 샘플 앤 홀드 회로(Sample and Hold Amplifier, SHA)와 함께 하나의 샘플링 회로로 제공될 수 있다. 즉, 제1 스테이지(20-1)는 SHA와 MDAC의 기능을 함께 제공하는 하나의 샘플링 회로를 포함할 수 있으며, 제1 스테이지(20-1)에 포함되는 샘플링 회로는 하나의 연산 증폭기 및 복수의 커패시터로 구현될 수 있다.In particular, in various embodiments of the present invention, the MDAC included in the first stage 20-1 is provided as one sampling circuit with a sample and hold amplifier (SHA) that samples and holds the analog input signal Vin . That is, the first stage 20-1 may include one sampling circuit that provides the functions of SHA and MDAC, and the sampling circuit included in the first stage 20-1 may include one operational amplifier and a plurality As shown in FIG.
제2 내지 제N 스테이지(20-2~20-N) 각각은 복수의 MDAC을 포함할 수 있으며, 각 스테이지(20-2~20-N)에 포함되는 복수의 MDAC은 하나의 연산 증폭기를 공유할 수 있다. 또한, 제1 내지 제N 스테이지(20-1~20-N)는 복수의 FADC를 포함할 수 있으며, 각 스테이지(20-1~20-N)에 포함되는 복수의 FADC는 하나의 비교기를 공유할 수 있다. 예를 들어, 제2 스테이지(20-2)가 2개의 MDAC과 2개의 FADC를 포함하는 경우, 제2 스테이지(20-2)에 포함되는 2개의 MDAC은 하나의 연산 증폭기를 공유할 수 있으며, 2개의 FADC는 하나의 비교기를 공유할 수 있다. 각 스테이지(20-1~20-N)가 2개의 FADC를 포함하는 경우, 각 스테이지(20-1~20-N)는 서로 다른 아날로그 신호로부터 서로 다른 2개의 DAC 코드를 생성할 수 있다.Each of the second to N-th stages 20-2 to 20-N may include a plurality of MDACs. A plurality of MDACs included in each of the stages 20-2 to 20-N share one operational amplifier can do. The first to N-th stages 20-1 to 20-N may include a plurality of FADCs. A plurality of FADCs included in each of the stages 20-1 to 20-N may share one comparator can do. For example, if the second stage 20-2 includes two MDACs and two FADCs, the two MDACs included in the second stage 20-2 may share one operational amplifier, Two FADCs can share a single comparator. When each of the stages 20-1 to 20-N includes two FADCs, each stage 20-1 to 20-N can generate two different DAC codes from different analog signals.
디지털 에러 보정부(30)는 각 스테이지(20-1~20-N)가 생성하는 디지털 신호 Dout(1)~Dout(N)를 입력받아 에러 보정 알고리즘을 적용함으로써 디지털 출력 신호 Dout을 생성할 수 있다. 도 1에 도시한 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(1)가 무선 통신 기술 분야에 적용되는 경우, 디지털 에러 보정부(30)는 다중 경로 간섭, 기호 간섭, 페이딩과 같이 무선 통신 채널에 의해 야기되는 에러를 보정할 수 있는 알고리즘을 각 디지털 신호 Dout(1)~Dout(N)에 적용할 수 있다.
The digital
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에 포함될 수 있는 제1 스테이지를 간단하게 나타낸 블록도이다.Figure 2 is a simplified block diagram of a first stage that may be included in a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the invention.
제1 스테이지(100)는 아날로그 신호 Vin(1)를 입력받아 샘플링하는 SHA & MDAC(110) 및 샘플링한 아날로그 신호로부터 디지털 신호 Dout(1)을 생성하는 FADC(120)을 포함할 수 있다. 제1 스테이지(100)로 입력되는 아날로그 신호 Vin(1)은 다른 스테이지를 통과하지 않은 신호일 수 있다. 즉, 제1 스테이지(100)로 입력되는 아날로그 신호 Vin(1)은, 도 1에 도시한 아날로그 입력 신호 Vin에 대응할 수 있다. The
SHA & MDAC(110)은 아날로그 신호 Vin(1)을 샘플링, 홀드 및 증폭하는 샘플링 회로를 포함할 수 있다. SHA & MDAC(110)에 포함되는 상기 샘플링 회로는 하나의 연산 증폭기와 복수의 커패시터로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 컨버터에서, 제1 스테이지는 SHA 및 MDAC의 기능을 함께 제공하는 하나의 샘플링 회로를 가질 수 있으며, 상기 하나의 샘플링 회로를 하나의 연산 증폭기만으로 구현함으로써 회로 면적 및 소모 전력을 최소화할 수 있다. 또한, 아날로그 신호 Vin(1)을 샘플링 및 홀딩하는 SHA가 제1 스테이지(100) 내에 포함됨으로써, 제1 스테이지(100)에서 SHA 없이 MDAC으로 아날로그 신호 Vin(1)를 샘플링하는 경우와 달리, 샘플링 시간의 차이에 따른 에러를 없앨 수 있다.The SHA &
제1 스테이지(100)에 포함되는 FADC(120)는 하나의 비교기를 공유하는 복수의 FADC 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어 FADC(120)가 하나의 비교기를 공유하는 2개의 FADC 회로를 포함하는 경우, 하나의 비교기를 하나의 FADC 회로가 사용하는 일반적인 경우에 비해 동작 속도를 2배 빠르게 함으로써 회로 면적을 절반으로 줄일 수 있다. 또한, 비교기를 공유하는 2개의 FADC 회로가, 기준 전압을 생성하는 하나의 전압 분배 회로를 공유함으로써 선형성을 개선할 수 있다.The
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에서 제1 스테이지(100)는 아날로그 신호 Vin(1)을 샘플링 및 홀딩하는 SHA, SHA가 샘플링 및 홀딩한 신호를 디지털 신호 Dout(1)으로 변환하는 FADC, FADC가 생성한 디지털 신호 Dout(1)을 다시 아날로그로 변환하여 제1 아날로그 출력 신호 VOUT(1)를 생성하는 MDAC을 포함할 수 있다. 즉, 제1 스테이지(100)는 일반적인 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 첫 번째 스테이지에 포함되는 MDAC과 FADC 및 상기 첫 번째 스테이지의 입력단에 연결되어 아날로그 입력 신호 Vin를 샘플링 및 홀딩하는 SHA를 하나로 구현한 블록이라 할 수 있다. 이때, 회로 면적 및 소모 전력의 증가를 방지하기 위해, 제1 스테이지(100)는 하나의 연산 증폭기로 SHA 및 MDAC을 구현할 수 있다. 제1 스테이지(100)의 SHA & MDAC(110)이 내보내는 제1 아날로그 출력 신호 VRES(1)은 잔류 신호(residual signal)로서 제1 스테이지(100)와 연결되는 제2 스테이지에 전달될 수 있다.
As described above, in the pipelined analog-to-digital converter according to the embodiment of the present invention, the
도 3a와 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 제1 스테이지에 포함될 수 있는 샘플링 회로를 간단하게 나타낸 회로도이며, 도 4a 내지 도 4c는 도 3a에 도시한 샘플링 회로의 동작을 설명하기 위해 제공되는 회로도이다. 이하, 도 3a와 도 3b 및 도 4a 내지 4c를 함께 참조하여 샘플링 회로의 동작을 설명하기로 한다.Figures 3a and 3b are simplified circuit diagrams of a sampling circuit that may be included in a first stage of a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention, Figures 4a-4c illustrate a sampling circuit Which is a circuit diagram for explaining the operation of the first embodiment. Hereinafter, the operation of the sampling circuit will be described with reference to FIGS. 3A, 3B and 4A to 4C.
도 3a에 도시된 실시예에 따른 샘플링 회로(115)는 도 2에 도시한 제1 스테이지(100)의 SHA & MDAC 블록(110)에 포함되어 아날로그 신호 Vin(1)을 샘플링, 홀딩 및 증폭하는 회로 일 수 있다. 즉, 샘플링 회로(115)는 SHA의 기능 및 MDAC의 기능을 모두 수행할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 샘플링 회로(115)는 하나의 연산 증폭기 U1, 복수의 커패시터 C1, C2 및 복수의 스위치 소자 SW1-SW6을 포함할 수 있다. 복수의 스위치 소자 SW1-SW6 각각은 도 3에 표시된 각각의 주기 Φ1~Φ4에서 선택적으로 턴-온될 수 있다. 연산 증폭기 U1의 출력 전압 Vout은 도 2에 도시한 제1 스테이지(100)의 출력 전압 VOUT(1)일 수 있으며, 제1 스테이지(100)와 연결되는 제2 스테이지에 잔류 신호로 전달되거나 또는 FADC(120)로 전달되어 DAC 코드를 생성하는 데에 이용될 수 있다.The
한편, 도 3b에 도시된 실시예에 따른 샘플링 회로(115`)는 도 3a에 도시한 샘플링 회로(115)와 유사한 구조를 가질 수 있다. 다만, 도 3a에 도시한 샘플링 회로(115)와 달리, 도 3b의 실시예에 따른 샘플링 회로(115`)는 차동 입력 신호 VIP 및 VIM을 입력받아 출력 신호 VOP 및 VOM을 생성할 수 있다. 차동 입력 신호 VIM 및 VIP를 입력받으므로, 도 3b의 실시예에 따른 샘플링 회로(115`)는 도 3a의 실시예에 따른 샘플링 회로(115)보다 우수한 노이즈 특성을 가질 수 있다. 연산 증폭기 U1`의 반전 입력 단자 및 비반전 입력 단자 각각에는 서로 대칭 구조를 갖는 커패시터 및 스위치 회로가 연결될 수 있다.Meanwhile, the sampling circuit 115 'according to the embodiment shown in FIG. 3B may have a structure similar to the
이하, 도 3a에 도시한 샘플링 회로(115)의 동작을 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the
도 4a는 샘플링 회로(115)의 샘플링 주기 동안의 동작을 설명하기 위한 회로도이다. 샘플링 주기는 Φ1으로 표시되어 있으며, 샘플링 주기 Φ1 동안 스위치 소자 SW1-SW3이 턴-온되고 나머지 스위치 소자 SW4-SW6은 턴-오프될 수 있다. 따라서, 샘플링 회로(115)가 도 4a에 도시한 바와 같은 등가 회로로 표현될 수 있다.Fig. 4A is a circuit diagram for explaining the operation during the sampling period of the
도 4a를 참조하면, 아날로그 신호 Vin(1)이 커패시터 C1, C2에 각각 인가될 수 있다. 커패시터 C1, C2의 일단은 아날로그 신호 Vin(1)에 연결되며, 나머지 일단은 연산 증폭기 U1의 반전 입력 단자에 연결될 수 있다. 연산 증폭기 U1의 비반전 입력 단자가 접지단에 연결되므로, 연산 증폭기 U1이 이상적인 경우 커패시터 C1, C2의 나머지 일단은 접지단에 연결될 수 있다. 따라서, 커패시터 C1, C2가 아날로그 신호 Vin(1)를 샘플링할 수 있다. Referring to FIG. 4A, the analog signal Vin (1) may be applied to the capacitors C1 and C2, respectively. One end of the capacitors C1 and C2 may be connected to the analog signal Vin (1) and the other end may be connected to the inverting input terminal of the operational amplifier U1. Since the noninverting input terminal of the operational amplifier U1 is connected to the ground terminal, if the operational amplifier U1 is ideal, the other end of the capacitors C1 and C2 can be connected to the ground terminal. Therefore, the capacitors C1 and C2 can sample the analog signal Vin (1).
한편, 샘플링 주기 Φ1 동안, 연산 증폭기 U1의 출력 단자를 연산 증폭기 U1의 반전 입력 단자에 연결함으로써 연산 증폭기 U1을 리셋할 수 있다. 따라서, 연산 증폭기 U1의 메모리 효과를 최소화할 수 있다.On the other hand, during the sampling period? 1, the operational amplifier U1 can be reset by connecting the output terminal of the operational amplifier U1 to the inverting input terminal of the operational amplifier U1. Therefore, the memory effect of the operational amplifier U1 can be minimized.
다음으로 홀딩 주기 Φ2 동안 스위치 소자 SW4, SW5가 턴-온되고 나머지 스위치 소자 SW1-SW3, SW6은 턴-오프될 수 있다. 따라서, 샘플링 회로(115)는 도 4b에 도시한 바와 같은 등가 회로로 표현될 수 있다. 커패시터 C1, C2는 연산 증폭기 U1의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결될 수 있으며, 샘플링 주기 Φ1 동안 커패시터 C1, C2에 샘플링된 아날로그 신호가 홀딩될 수 있다. 즉, 샘플링 주기 Φ1와 홀딩 주기 Φ2 동안 샘플링 회로(115)는 SHA 처럼 동작하여 아날로그 신호 Vin(1)을 샘플링 및 홀딩할 수 있다. 홀딩 주기 Φ2 동안 연산 증폭기 U1의 출력 전압 Vout은 VHOLD로 유지될 수 있다.Next, during the holding period? 2, the switch elements SW4 and SW5 are turned on and the other switch elements SW1-SW3 and SW6 are turned off. Therefore, the
주기 Φ3-Φ4 동안 스위치 소자 SW5, SW6이 턴-온되고 나머지 스위치 소자 SW1-SW4는 턴-오프될 수 있다. 따라서, 샘플링 회로(115)는 도 4c에 도시한 바와 같이, 커패시터 C1과 C2의 비율에 따라 증폭 동작을 함으로써 MDAC의 기능을 제공할 수 있다. 커패시터 C1에 인가되는 전압 D*VREF에서 D는 샘플링 회로(115)와 연결된 FADC(120)가 출력하는 DAC 코드일 수 있으며, 주기 Φ3-Φ4 동안 연산 증폭기 U1이 출력하는 전압 VRES(1)은 아날로그 잔류 신호로서 제2 스테이지(20-2)에 제공될 수 있다.During the period? 3 to? 4, the switch elements SW5 and SW6 are turned on and the remaining switch elements SW1 to SW4 are turned off. Therefore, as shown in FIG. 4C, the
즉, 샘플링 회로(115)는 주기 Φ1-Φ2 동안 SHA 처럼 동작하며, 주기 Φ3-Φ4 동안 MDAC 처럼 동작할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 샘플링 회로(115)는 샘플링 주기 Φ1 동안 연산 증폭기 U1을 리셋함으로써 메모리 효과를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 주기 Φ1-Φ4 동안 연산 증폭기 U1 반전 입력 단자에 커패시터 C1, C2 중 적어도 하나가 계속 연결되므로 오프셋을 제거할 수 있다. 또한 파이프라인 아날로그-디지털 컨버터의 소모 전력과 회로 면적을 줄이기 위해 SHA를 제거하는 기존의 구성과 달리, 샘플링 회로(115)가 주기 Φ1-Φ2 동안 SHA 처럼 동작하기 때문에 샘플링 시간 차이에 따른 에러를 줄일 수 있다. 따라서, 결국 고주파수의 아날로그 신호를 디지털로 변환할 수 있는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기를 구현할 수 있다.That is, the
한편, 도 4a 내지 도 4c에 도시한 바와 같이, 실제 회로에서는 연산 증폭기 U1의 비반전 입력 단자 및 반전 입력 단자 사이에는 기생 커패시터 Cp가 존재할 수 있다. 기생 커패시터 Cp는 샘플링 회로(115)가 다음 스테이지로 전달하는 제1 아날로그 잔류 신호 VRES(1)에 영향을 줄 수 있다. 샘플링 회로(115)가 MDAC으로 증폭 동작하는 주기 Φ3-Φ4 동안 생성되는 아날로그 잔류 신호 VRES(1)는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.On the other hand, as shown in Figs. 4A to 4C, in the actual circuit, the parasitic capacitor Cp may exist between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier U1. The parasitic capacitor Cp may affect the first analog residual signal V RES (1) that the
한편, 일반적인 MDAC 회로에서 증폭 동작 시에 출력되는 아날로그 잔류 신호 VRES는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.On the other hand, the analog residual signal V RES output in the general MDAC circuit during the amplification operation can be expressed by the following equation (2).
따라서, 수학식 1과 수학식 2를 비교하면, 수학식 1에서 에러가 훨씬 더 적은 것을 확인할 수 있다. C1과 C2의 값이 서로 동일하고 한 스테이지당 1.5 bit를 갖는 구조를 사용하는 경우, 일반적인 MDAC에서 증폭 동작 시에 생성되는 에러와 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 샘플링 회로(115)에서는 에러가 약 50% 가량 감소할 수 있다. 즉, 샘플링 회로(115)가 홀딩 모드로 동작하는 주기 Φ2와 증폭 모드로 동작을 시작하는 주기 Φ3 사이에 연산 증폭기 U1을 리셋하지 않고서도 에러를 기존 구조에 비해 줄일 수 있다.
Therefore, by comparing Equations (1) and (2), it can be seen that the error is much less in Equation (1). In the case of using a structure in which the values of C1 and C2 are equal to each other and 1.5 bits per stage are used, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에 포함될 수 있는 제2 내지 제N 스테이지를 간단하게 나타낸 블록도이다. 도 5의 실시예에는 제2 스테이지(200)를 도시하였으나, 도 5의 실시예는 도 1에 도시된 N개의 스테이지(20-1~20-N) 가운데 제2 내지 제N 스테이지(20-2~20-N) 각각에 적용될 수 있다. 제2 스테이지(200)의 앞단에는 도 2에 도시한 제1 스테이지(100)가 연결될 수 있다.5 is a simplified block diagram of second to Nth stages that may be included in a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention. Although the embodiment of FIG. 5 shows the
도 5를 참조하면, 제2 스테이지(200)는 앞단의 제1 스테이지(100)로부터 아날로그 신호 Vin(2)를 전달받을 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 스테이지(100)는 디지털 에러 보정부(30)로 디지털 신호 Dout(1)를 출력하며, 제2 스테이지로 아날로그 잔류 신호 VRES(1)을 출력할 수 있다. 즉, 제2 스테이지(200)로 전달되는 아날로그 신호 Vin(2)는, 제1 스테이지가 출력하는 제1 아날로그 잔류 신호 VRES(1)일 수 있다.Referring to FIG. 5, the
제2 스테이지(200)에 전달되는 아날로그 신호 Vin(2)는 MDAC(210)에 의해 샘플링 및 증폭될 수 있다. MDAC(210)에 의해 샘플링 및 증폭된 신호는 VOUT(2)로 출력되어 제2 스테이지(200)와 연결되는 제3 스테이지로 전달될 수 있다. The analog signal Vin (2) delivered to the
한편, MDAC(210)은 샘플링 및 증폭을 위한 연산 증폭기를 공유하는 2개의 MDAC 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예로, MDAC(210)는 제1 MDAC 회로로 동작하는 제1 커패시터 회로와, 제2 MDAC 회로로 동작하는 제2 커패시터 회로를 포함할 수 있으며, 상기 제1 커패시터 회로와 상기 제2 커패시터 회로는 하나의 연산 증폭기를 공유할 수 있다. 상기 제1 커패시터 회로가 아날로그 신호를 샘플링하는 동안 상기 제2 커패시터 회로는 연산 증폭기에 연결되어 증폭 동작을 수행할 수 있으며, 반대로 상기 제2 커패시터 회로가 아날로그 신호를 샘플링하는 동안 상기 제1 커패시터 회로는 연산 증폭기에 연결되어 증폭 동작을 수행할 수 있다. 이하, 도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 MDAC(210)의 동작을 설명하기로 한다.
Meanwhile, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 제2 내지 제N 스테이지에 포함될 수 있는 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 간단하게 나타낸 회로도이다. 즉, 도 6에 도시한 회로는 도 5에 도시한 제2 스테이지(200)의 MDAC(210)에 포함되는 회로일 수 있다.6 is a simplified circuit diagram of a multi-flying digital-to-analog conversion circuit that may be included in the second through N stages of a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention. That is, the circuit shown in Fig. 6 may be a circuit included in the
도 6을 참조하면, MDAC(210)은 제1 커패시터 회로(213) 및 제2 커패시터 회로(215)를 포함할 수 있다. 각 커패시터 회로(213, 215)는 복수의 커패시터 C1a, C2a, C1b, C2b를 포함할 수 있으며, 각 커패시터 C1a, C2a, C1b, C2b는 스위치 소자 SW1a, SW2a, SW3a, SW4a, SW5a, SW6a, SW1b, SW2b, SW3b, SW4b, SW5b, SW6b에 의해 샘플링 또는 증폭 동작에 이용될 수 있다. 제1, 제2 커패시터 회로(213, 215)는 하나의 연산 증폭기 U2를 공유할 수 있다. 한편, 도 6에서 MDAC(210)에 인가되는 입력 신호 Vin(2)는 제1 스테이지(100)에서 출력되는 제1 아날로그 잔류 신호 VRES(1)일 수 있다. 연산 증폭기 U2의 출력 전압 Vout은 도 5에 도시한 제2 스테이지(200)의 출력 전압 VOUT(2)에 대응할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시한 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로의 동작을 설명하기 위해 제공되는 회로도이다. 우선 도 7a를 참조하면, 주기 Φ1-Φ2 동안 제1 커패시터 회로(213) 및 제2 커패시터 회로(215)의 등가 회로가 도시되어 있다. Figs. 7A and 7B are circuit diagrams for explaining the operation of the multi-flying digital-analog conversion circuit shown in Fig. Referring first to Fig. 7A, an equivalent circuit of the
주기 Φ1-Φ2 동안, 제1 커패시터 회로(213)에서 스위치 소자 SW1a, SW2a, SW3a가 턴-온되며 스위치 소자 SW4a, SW5a, SW6a는 턴-오프될 수 있다. 또한, 제2 커패시터 회로(215)에서 스위치 소자 SW1b, SW2b, SW3b가 턴-오프되며 스위치 소자 SW4b, SW5b, SW6b가 턴-온될 수 있다. 따라서, 도 7a에 도시한 바와 같이 제1 커패시터 회로(213)의 커패시터 C1a, C2a가 연산 증폭기 U2에 연결되어 증폭 동작을 함으로써 연산 증폭기 U2가 제2 아날로그 잔류 신호 VRES(2)를 출력할 수 있다. 증폭 동작을 위해 커패시터 C1a에 인가되는 인가되는 D2*VREF에서 D2는 제1 스테이지(100)의 FADC(120)에서 생성되는 제2 DAC 코드일 수 있다. 한편, 제2 커패시터 회로(215)는 연산 증폭기 U2의 출력 단자에서 출력되는 제2 아날로그 잔류 신호 VRES(2)를 커패시터 C1b, C2b에 샘플링할 수 있다.During the period? 1 -? 2, the switch elements SW1a, SW2a, and SW3a in the
다음으로 주기 Φ3-Φ4 동안 제1 및 제2 커패시터 회로(213, 215)의 동작을 나타낸 도 7b를 참조하면, 제1 커패시터 회로(213)에서 스위치 소자 SW1a, SW2a, SW3a가 턴-오프되고 스위치 소자 SW4a, SW5a, SW6a는 턴-온되어 커패시터 C1a, C2a가 아날로그 신호 Vin(2)를 샘플링할 수 있다. 한편, 제2 커패시터 회로(215)에서는 스위치 소자 SW1b, SW2b, SW3b가 턴-온되고 스위치 소자 SW4b, SW5b, SW6b가 턴-오프될 수 있으며, 커패시터 C1b, C2b가 연산 증폭기 U2에 연결되어 증폭 동작을 할 수 있다. 증폭 동작 시에 커패시터 C1b에 인가되는 전압 D3*VREF에서 D3는 제2 스테이지(200)에 포함되는 FADC(220)에서 생성되는 제3 DAC 코드일 수 있다. 증폭 동작에 의해 연산 증폭기 U2에서 생성되는 아날로그 잔류 신호 VRES(3)은 제3 스테이지(20-3)로 전달될 수 있다.Next, referring to FIG. 7B showing the operation of the first and
즉, 도 7a와 7b에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 커패시터 회로(213, 215)는 서로 교대로 증폭 및 샘플링 동작을 실행할 수 있다. 따라서, 하나의 MDAC(210)에서 복수의 MDAC 회로의 기능을 구현할 수 있어 회로 면적 및 소모 전력을 줄일 수 있다. 샘플링 동작과 증폭 동작 사이에 연산 증폭기 U2를 리셋할 수 없어 기생 커패시터에 따른 메모리 효과가 발생할 수 있다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이 도 6에 도시한 바와 같이 연산 증폭기를 공유하는 MDAC(210)은 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 두 번째 이후 스테이지에 적용되므로, 기생 커패시터에 따른 메모리 효과가 디지털 출력 신호에 미치는 영향은 적을 수 있다.
That is, as shown in FIGS. 7A and 7B, the first and
다시 도 5를 참조하면, MDAC(210)의 출력은 FADC(220)에 의해 다시 디지털 신호로 변환되어 MDAC(210)에 전달되는 한편, 제2 스테이지(200)의 디지털 출력 신호 DOUT(2)로서 디지털 에러 보정부(30)에 전달될 수 있다. MDAC(210)가 하나의 연산 증폭기 U2를 공유하는 제1, 제2 커패시터 회로(213, 215)를 이용하여 교대로 샘플링 및 증폭 동작을 실행하는 것과 마찬가지로, FADC(220)는 하나의 비교기를 공유하는 복수의 FADC 회로를 포함할 수 있다. 이하, 도 8을 참조하여 설명한다.5, the output of the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 제1 내지 제N 스테이지에 포함될 수 있는 플래시 아날로그-디지털 변환 회로를 간단하게 나타낸 회로도이다. 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 FADC(220)는 하나의 비교기(222)를 공유하는 비교기 회로(221)와, 기준 신호를 생성하여 비교기 회로(221)에 공급하는 전압 분배 회로(223), 및 지연 회로(225)를 포함할 수 있다. Figure 8 is a simplified circuit diagram of a flash analog-to-digital conversion circuit that may be included in the first to Nth stages of a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention. 8, the
전압 분배 회로(223)는 FADC(220)가 출력하는 디지털 신호의 상위 비트 및 하위 비트 각각을 생성하기 위해 필요한 기준 신호 VREFP, VREFM을 생성할 수 있다. 비교기 회로(221)는, 주기 Φ1, Φ3 동안 기준 신호 VREFP, VREFM을 샘플링하며, 주기 Φ2, Φ4 동안 연산 증폭기 U3를 이용하여 기준 신호 VREFP, VREFM과 입력 신호 VINP, VINM의 차이를 증폭 및 출력할 수 있다. 입력 신호 VINP, VINM은 제1 내지 제N 스테이지(20-1~20-N) 각각에 포함되는 SHA & MDAC(110) 또는 MDAC(210)에서 출력되는 신호일 수 있다.The
비교기(222)의 출력은 지연 회로(225)에 포함되는 제1 지연 회로(226) 및 제2 지연 회로(227)에 각각 전달될 수 있다. 제1 및 제2 지연 회로(226, 227)는 D-플립플롭을 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 지연 회로(226, 227)의 출력은 디지털 에러 보정부(30), SHA & MDAC(110) 및 MDAC(210) 각각에 입력 신호로 전달될 수 있다.
The output of the
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기를 나타낸 블록도이다.9A and 9B are block diagrams illustrating a pipelined analog-to-digital converter in accordance with an embodiment of the present invention.
도 9a에 도시한 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(10)는 제1, 제2 스테이지(100, 200)를 갖는 컨버터부(300)와, 컨버터부(300)의 각 스테이지(100, 200)가 출력하는 디지털 신호 Dout(1), Dout(2)의 에러를 보정하는 디지털 에러 보정부(400)를 포함할 수 있다. 도 9a에서 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(10)는 2개의 스테이지(100, 200)로 구현되는 것으로 도시되었으나, 이와 달리 3개 이상의 스테이지를 포함할 수도 있음은 물론이다.The pipeline analog-to-
한편, 도 9b에 도시한 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(10`)는 도 9a에 도시한 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(10)와 마찬가지로 컨버터부(300) 및 디지털 에러 보정부(400)를 가질 수 있다. 다만, 도 9b의 실시예에서, 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(10`)는 도 9a의 실시예와 달리 차동 입력 신호 VIM 및 VIP를 입력받아 디지털 출력 신호 DOUT을 생성할 수 있다. 따라서, 상대적으로 우수한 노이즈 특성을 가질 수 있다.The pipeline analog-digital converter 10 'according to the embodiment shown in FIG. 9B has a
일반적인 파이프라인 아날로그-디지털 변환기는 아날로그 입력 신호를 샘플링 및 홀딩하는 샘플 앤 홀드 회로(SHA), SHA와 직렬로 연결되는 복수의 스테이지를 포함할 수 있으며, 복수의 스테이지 각각은 MDAC과 FADC를 하나씩 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 회로 면적과 소모 전력을 줄이고, 샘플링 오차에 따른 디지털 출력 신호 Dout의 에러를 줄이기 위해, 일반적인 경우 첫 번째 스테이지에 포함되는 MDAC이 SHA와 하나의 연산 증폭기를 공유하도록 구현할 수 있다. 또한, 일반적인 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에서 두 번째 및 세 번째 스테이지에 포함되는 MDAC들도 하나의 연산 증폭기를 공유하도록 구현할 수 있으며, 각 스테이지에 포함되는 FADC들도 하나의 비교기를 공유하도록 구현할 수 있다. A typical pipelined analog-to-digital converter may include a sample and hold circuit (SHA) that samples and holds an analog input signal, and a plurality of stages coupled in series with the SHA, each of which includes one MDAC and one FADC can do. In the embodiment of the present invention, in order to reduce the circuit area and the power consumption and to reduce the error of the digital output signal Dout according to the sampling error, in general, the MDAC included in the first stage can be implemented so as to share one operational amplifier with the SHA have. Also, MDACs included in the second and third stages in a general pipelined analog-to-digital converter can be implemented to share one operational amplifier, and the FADCs included in each stage can also be implemented to share a single comparator .
이하, 도 9a를 참조하여 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(10)를 설명하기로 한다. 도 9a를 참조한 설명은 도 9b에 도시한 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(10`)에도 유사하게 적용될 수 있다.
Hereinafter, the pipelined analog-
도 9a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(10)에서, 제1 스테이지(100)는 SHA & MDAC(110) 및 제1 FADC(120)을 포함할 수 있으며, 제2 스테이지(200)는 MDAC(210) 및 제2 FADC(220)을 포함할 수 있다. 제1 스테이지(100)에 포함되는 SHA & MDAC(110)은 아날로그 입력 신호 Vin을 샘플링, 홀딩, 및 증폭할 수 있는 샘플링 회로(115)를 포함할 수 있다. 샘플링 회로(115)는 도 3a에 도시한 바와 같이 하나의 연산 증폭기 U1과 복수의 커패시터 C1, C2로 구현될 수 있다. 유사하게, 도 9b에 도시한 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(10`)의 SHA & MDAC(110)은, 도 3b에 도시한 실시예와 같은 샘플링 회로(115`)를 포함할 수 있다.9A, in a pipelined analog-to-
제1 FADC(120)는 도 8에 도시한 바와 같이 하나의 비교기(222)를 공유함으로써 구현될 수 있다. 제1 FADC(120)와 제2 FADC(220)는 서로 유사한 구조를 가질 수 있다. 제1 FADC(120)와 제2 FADC(220)에서 생성되는 디지털 신호 Dout(1) 및 Dout(2)은 디지털 에러 보정부(400)로 전달될 수 있다.The
제1 스테이지(100)에서 SHA & MDAC(110)이 출력하는 아날로그 신호는 제2 스테이지(200)의 MDAC(210)으로 전달될 수 있다. 도 5에서 설명한 바와 같이, 제2 스테이지(200)의 MDAC(210)으로 전달되는 아날로그 신호는 SHA & MDAC(110)이 생성하는 아날로그 잔류 신호일 수 있다. 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, MDAC(210)은 제1, 제2 커패시터 회로(213, 215)를 포함할 수 있으며, 제1, 제2 커패시터 회로(213, 215)는 하나의 연산 증폭기 U2를 공유할 수 있다. The analog signal output by the SHA &
본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(10)는, 아날로그 입력 신호 Vin을 샘플링 및 홀딩하는 SHA와, MDAC 을 하나의 회로인 SHA & MDAC(110)로 구현하여 제1 스테이지(100)에서 제공할 수 있다. SHA & MDAC(110)은 SHA 및 MDAC의 기능을 모두 제공하는 하나의 샘플링 회로(115)를 포함할 수 있으며, 특히 샘플링 회로(115)는 하나의 연산 증폭기 U1으로 구현되어 회로 면적 및 소모 전력을 줄일 수 있다. 또한, SHA를 생략하지 않고 MDAC와 통합하여 제공하므로, SHA가 생략된 구조와 비교하여 아날로그 입력 신호 Vin의 샘플링 오차를 줄일 수 있으며, 그에 따라 고주파수의 아날로그 입력 신호 Vin도 디지털 출력 신호 Dout으로 변환할 수 있다. The pipeline analog-to-
SHA & MDAC(110)에 포함되는 샘플링 회로(115)는 도 3a에 도시한 회로일 수 있으며, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한 바와 같이 샘플링 동작 시에 연산 증폭기 U1을 리셋하여 메모리 효과를 최소화할 수 있다. 또한, 연산 증폭기 U1의 입력 단자에 커패시터가 계속 연결되어 있으므로, 오프셋을 제거할 수 있어 증폭 동작 시에 오프셋이 함께 증폭되는 문제를 해결할 수 있다.The
한편, MDAC(210)과 FADC(120, 220) 또한 회로의 구성 요소인 연산 증폭기 또는 공유기를 공유하는 회로로 구현함으로써 전체 회로 면적 및 소모 전력을 줄일 수 있다. FADC(120, 220)에서 하나의 전압 분배 회로(223)로 기준 전압 VREFP, VREFM을 생성하고 이를 공유함으로써, 선형성을 개선할 수 있다.
Meanwhile, the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다.10 is a timing diagram illustrating the operation of a pipelined analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 동작을 시작하는 클럭 신호(CLK)의 주기 Φ1에서 제1 스테이지(100)의 SHA & MDAC(110)에 포함되는 샘플링 회로(115)가 아날로그 입력 신호 Vin을 샘플링하고 주기 Φ2 동안 샘플링한 신호를 홀딩한다. 이때, 제1 FADC(120)는 샘플링 회로(115)가 홀딩하는 신호를 샘플링하여 제1 DAC 코드를 생성하며, 주기 Φ3-Φ4 동안 SHA & MDAC(110)이 증폭 동작을 할 수 있도록 제1 DAC 코드를 SHA & MDAC(110)으로 전달할 수 있다.10, the
주기 Φ3-Φ4 동안 제2 스테이지(200)의 MDAC(210)은 SHA & MDAC(110)의 출력을 샘플링할 수 있다. 주기 Φ4에서 제1 FADC(120)는 SHA & MDAC(110)의 출력을 샘플링하여 제2 DAC 코드를 생성할 수 있다. 첫 번째 Φ1-Φ4가 종료된 후, 두 번째 Φ1-Φ2 동안 MDAC(210)의 제1 커패시터 회로(213)가 증폭 동작을 할 수 있도록, 제1 FADC(120)가 첫 번째 Φ4 동안 생성한 제2 DAC 코드를 MDAC(210)의 제1 커패시터 회로(213)에 전달할 수 있다. During the period? 3 -? 4, the
한편, 두 번째 Φ2 동안 제2 FADC(220)가 MDAC(210)의 제1 커패시터 회로(213)가 출력하는 아날로그 잔류 신호 VRES(2)를 샘플링하여 두 번째 Φ3-Φ4 동안 제3 DAC 코드를 생성할 수 있다. 상기 제3 DAC 코드는 두 번째 Φ3-Φ4 동안 MDAC(210)의 제2 커패시터 회로(215)으로 전달될 수 있으며, 제2 커패시터 회로(215)는 제3 DAC 코드를 이용하여 아날로그 잔류 신호 VRES(3)을 생성할 수 있다. 한편, 제2 FADC(220)는 제2 커패시터 회로(215)가 생성하는 아날로그 잔류 신호 VRES(3)을 이용하여 세 번째 Φ1-Φ2 동안 제4 DAC 코드를 생성할 수 있다. 디지털 에러 보정부(400)는 제1 및 제2 FADC(120, 220)에서 출력하는 코드를 보정하고 합산하여 세 번째 Φ3의 상승 엣지에서 최종 디지털 출력 신호인 DOUT을 출력할 수 있다.
Meanwhile, during the
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
The present invention is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. something to do.
1, 10 : 파이프라인 아날로그-디지털 변환기
20, 300 : 컨버터부
30, 400 : 디지털 에러 보정부
100 : 제1 스테이지
200 : 제2 스테이지
110 : SHA & MDAC
120 : 제1 FADC
210 : MDAC
220 : 제2 FADC1, 10: Pipeline analog-to-digital converter
20, 300: converter section
30, 400: digital error correction unit
100: first stage
200: second stage
110: SHA & MDAC
120: 1st FADC
210: MDAC
220: 2nd FADC
Claims (19)
상기 제1 아날로그-디지털 변환 스테이지는, 하나의 연산 증폭기 및 제1 및 제2 커패시터로 샘플 앤 홀드 회로(Sample and Hold Amplifier, SHA)와 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로(Multiplying Digital-to-Analog Converter, MDAC)를 제공하는 샘플링 회로를 포함하고,
상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 동안 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자를 접지 단자에 연결하고, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자를 직접 연결함으로써, 상기 연산 증폭기를 리셋하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
A pipelined analog-to-digital converter for converting first to Nth (N is an integer of 2 or more) analog-to-digital conversion stages in series and converting an analog input signal into a digital output signal,
The first analog-to-digital conversion stage includes an operational amplifier, first and second capacitors, a sample and hold amplifier (SHA), and a multiplying digital-to-analog converter , ≪ / RTI > MDAC)
The sampling circuit includes a non-inverting input terminal of the operational amplifier while connecting the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier to the ground terminal while sampling the analog input signal, Line analog-to-digital converter.
상기 제2 내지 제N 아날로그 디지털-변환 스테이지들 각각은, 하나의 연산 증폭기를 공유하는 둘 이상의 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 포함하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
The method according to claim 1,
Wherein each of said second through Nth analog to digital conversion stages comprises two or more multiplying digital-to-analog conversion circuits sharing an operational amplifier.
상기 제1 내지 제N 아날로그 디지털-변환 스테이지들 각각은, 하나의 비교기를 공유하는 둘 이상의 플래시 아날로그-디지털 변환 회로(Flash Analog-Digital Converter, FADC)를 포함하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
The method according to claim 1,
Wherein each of the first through Nth analog digital-to-analog conversion stages comprises two or more Flash Analog-Digital Converters (FADCs) sharing one comparator.
상기 제1 내지 제N 아날로그 디지털-변환 스테이지들 각각에 포함되는 상기 둘 이상의 플래시 아날로그-디지털 변환 회로는, 소정의 기준 전압을 생성하는 전압 분배 회로를 공유하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
The method of claim 3,
Wherein the two or more flash analog-to-digital conversion circuits included in each of the first to Nth analog to digital conversion stages share a voltage dividing circuit for generating a predetermined reference voltage.
상기 둘 이상의 플래시 아날로그-디지털 변환 회로가 출력하는 디지털 신호에 기초하여 상기 디지털 출력 신호를 생성하는 디지털 에러 보정부; 를 더 포함하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
The method of claim 3,
A digital error correcting section for generating the digital output signal based on the digital signal outputted by the two or more flash analog-digital converting circuits; To-analog converters.
상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호가 전달되는 입력 신호 단자와, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자 사이에 상기 제1 및 제2 커패시터를 연결하여 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
The method according to claim 1,
Wherein the sampling circuit samples the analog input signal by connecting the first and second capacitors between an input signal terminal to which the analog input signal is transmitted and an inverting input terminal of the operational amplifier.
상기 샘플링 회로는, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 연산 증폭기의 출력 단자 사이에 상기 제1 및 제2 커패시터를 병렬로 연결하여 샘플링한 신호를 홀딩하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
8. The method of claim 7,
Wherein the sampling circuit holds the sampled signal by connecting the first and second capacitors in parallel between an inverting input terminal of the operational amplifier and an output terminal of the operational amplifier.
상기 샘플링 회로는, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 제1 커패시터를 연결하고, 소정의 기준 신호가 전달되는 입력 신호 단자와 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자 사이에 상기 제2 커패시터를 연결하여 홀딩한 신호를 증폭하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
9. The method of claim 8,
The sampling circuit may include a first capacitor connected between an inverting input terminal and an output terminal of the operational amplifier and connected between an input signal terminal to which a predetermined reference signal is transmitted and an inverting input terminal of the operational amplifier, A pipelined analog-to-digital converter that amplifies a connected and held signal.
상기 제1 스테이지는 하나의 연산 증폭기와 제1 및 제2 커패시터로 구현되어 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링, 홀딩, 및 증폭하는 샘플링 회로를 포함하고,
상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 동안 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자를 접지 단자에 연결하고, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자를 직접 연결함으로써, 상기 연산 증폭기를 리셋하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
A pipelined analog-to-digital converter comprising first to Nth (N is an integer of 2 or more) stages connected in series with each other and for converting an analog input signal into a digital output signal,
The first stage includes a sampling circuit implemented with one operational amplifier and first and second capacitors for sampling, holding and amplifying the analog input signal,
The sampling circuit includes a non-inverting input terminal of the operational amplifier while connecting the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier to the ground terminal while sampling the analog input signal, Line analog-to-digital converter.
상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플, 홀딩, 증폭하는 동안 상기 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나를 상기 연산 증폭기의 입력 단자 중 적어도 하나에 연결하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
11. The method of claim 10,
The sampling circuitry connects at least one of the first and second capacitors to at least one of the input terminals of the operational amplifier while sampling, holding, and amplifying the analog input signal.
상기 샘플링 회로는 상기 하나의 연산 증폭기와 상기 제1 및 제2 커패시터로 구현되는 플립 어라운드 샘플 앤 홀드 회로(Flip Around Sample and Hold Amplifier)를 포함하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
11. The method of claim 10,
Wherein the sampling circuit comprises a flip-around sample and hold circuit (Flip Around Sample and Hold Amplifier) implemented with the one operational amplifier and the first and second capacitors.
상기 제2 내지 제N 스테이지는, 하나의 연산 증폭기를 공유하는 둘 이상의 멀리플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 포함하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
11. The method of claim 10,
Wherein said second through N stages comprise two or more far-flying digital-to-analog conversion circuits sharing an operational amplifier.
상기 제1 내지 제N 스테이지들 각각은, 하나의 비교기를 공유하는 둘 이상의 플래시 아날로그-디지털 변환 회로를 포함하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
11. The method of claim 10,
Wherein each of said first through N stages comprises two or more flash analog-to-digital conversion circuits sharing a single comparator.
상기 복수의 디지털 신호에 포함되는 에러를 보정하여 디지털 출력 신호를 생성하는 디지털 에러 보정부; 를 포함하며,
상기 제1 스테이지는, 상기 컨버터부의 입력 단을 구성하는 샘플 앤 홀드 회로 및 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로가 연산 증폭기 및 제1 및 제2 커패시터를 공유하도록 하여 상기 샘플 앤 홀드 회로 및 상기 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 하나의 샘플링 회로로 제공하며,
상기 샘플링 회로가 동작하는 동안, 상기 연산 증폭기의 입력 단자 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 커패시터 중 적어도 하나에 연결되며,
상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 동안 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자를 접지 단자에 연결하고, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자를 직접 연결함으로써, 상기 연산 증폭기를 리셋하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
Wherein the first stage receives analog input signals and the second through N stages receive residue analog signals from a previous stage to generate a plurality of digital signals < RTI ID = 0.0 > A converter unit for generating an output signal; And
A digital error correction unit for correcting errors included in the plurality of digital signals to generate a digital output signal; / RTI >
Wherein the first stage includes a sample-and-hold circuit and a multiplier digital-to-analog converter circuit that constitute the input stage of the converter section and share the operational amplifier and the first and second capacitors, - Provides analog conversion circuit as one sampling circuit,
During operation of the sampling circuit, at least one of the input terminals of the operational amplifier is coupled to at least one of the first and second capacitors,
The sampling circuit includes a non-inverting input terminal of the operational amplifier while connecting the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier to the ground terminal while sampling the analog input signal, Line analog-to-digital converter.
상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 동안 상기 연산 증폭기를 리셋하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
16. The method of claim 15,
The sampling circuitry resets the operational amplifier during sampling of the analog input signal.
상기 샘플링 회로는, 상기 아날로그 입력 신호를 샘플링하는 샘플링 동작, 샘플링한 신호를 홀딩하는 홀딩 동작, 및 홀딩한 신호를 증폭하는 증폭 동작을 순차적으로 반복하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
16. The method of claim 15,
Wherein the sampling circuit sequentially repeats a sampling operation of sampling the analog input signal, a holding operation of holding the sampled signal, and an amplifying operation of amplifying the held signal.
상기 제2 내지 제N 스테이지는, 하나의 연산 증폭기를 공유하는 둘 이상의 멀리플라잉 디지털-아날로그 변환 회로를 포함하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
16. The method of claim 15,
Wherein said second through N stages comprise two or more far-flying digital-to-analog conversion circuits sharing an operational amplifier.
상기 제1 내지 제N 스테이지들 각각은, 하나의 비교기를 공유하는 둘 이상의 플래시 아날로그-디지털 변환 회로를 포함하는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기.
16. The method of claim 15,
Wherein each of said first through N stages comprises two or more flash analog-to-digital conversion circuits sharing a single comparator.
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