專利名稱：可動態配置自重構流水線模數轉換器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于集成電路技術領域，具體涉及一種可動態配置自重構 流水線模數轉換器，它尤其適用于通信領域。
背景技術：
模數轉換器廣泛應用于儀表、信號檢測與處理、圖像處理、多媒體和 通信等領域，幾乎所有的與模擬信號相關的電子產品中都可以看到它的身 影。不同的領域對模數轉換器的性能要求不同，因此模數轉換器的結構也 相應的不同。對于模數轉換器的設計而言，速度、精度及功耗是主要考慮
的幾個因素；但是這三者也是互相制約的，它們之間存在著折衷。由于流 水線結構模數轉換器在芯片面積、速度、精度、功耗以及設計效率等方面 得到了很好的折衷，因此在對模數轉換器速度及精度要求較高的通信領域 得到了廣泛的應用。
目前大多數的流水線模數轉換器都是以恒定的采樣頻率和恒定的分辨 率工作的，也即在某種特定輸入頻率情況下以一種不變的模式工作；這對 于那些存在多種頻段輸入信號的應用場合來說，就相應的需要多種采樣頻 率及分辨率不同的模數轉換器來配合使用。例如在無線局域網應用領域， 存在不同的協議標準如IEEE802.11a、正EE802.11b、 IEEE 802.11g等，它 們所允許的輸入信號頻率范圍、調制技術、數據傳輸率等都存在著很大的 不同，相應地對模數轉換器采樣頻率及分辨率的要求也都是不一樣的；為 了兼容這些標準， 一個多標準收發器也就相應地需要多個不同的模數轉換 器。如Alireza Shirvani, Derek Cheung, Randy Tsang， Shafiq Jamal， Thomas Cho， Xiaodong Jin， Yonghua Song等在IEEE 2006 Custom Intergrated Circuits Conference(CICC)上發表的"A dual-band triple-mode SoC for 802.11a/b/g Embedded WLAN in卯nm CMOS"(—個用于802.11a/b/g嵌入式無線局域網的90nm CMOS雙波段三重模式Soc芯片)，它針對2.4GHz和5GHz兩個 不同頻段范圍，采用了兩個模數轉換器。雖然采用兩個模數轉換器可以很 好的解決2.4GHz和5GHz頻段信號的兼容問題，但這也帶來了問題不僅 造成芯片面積的增加，而且在數據傳輸率不同時將會引起沒有必要的功耗; 當隨著頻段數目增加，不是兩個，而是多個時，就需要更多數目的模數轉 換器，這將造成SOC芯片面積的增加以及功耗的增加。
發明內容
本實用新型的目的是為了提供一種可動態配置自重構流水線模數轉換 器，該模數轉換器可以根據輸入信號的頻率范圍以及應用場合的不同，動 態地配置和重構模數轉換器采樣頻率的大小以及分辨率的位數，同時可以 降低功耗。
本實用新型提供的可動態配置自重構流水線模數轉換器，其特征在于 它包括重構配置控制電路、第一采樣保持電路、可控流水線電路和延時校 正電路；
重構配置控制電路根據接收的重構控制信號及時鐘信號對流水線模數 轉換器的采樣頻率大小及分辨率位數進行動態配置和重構，產生一組非交 疊時鐘信號和一組控制信號，并分別傳送給第一采樣保持電路、可控流水 線電路和延時校正電路；
第一采樣保持電路接收外部輸入的待轉換的模擬信號，利用重構配置 控制電路提供的非交疊時鐘信號，對輸入的待轉換的模擬信號進行采樣并 保持半個周期，并將保持的電壓值送給可控流水線電路，第一采樣保持電 路根據重構配置控制電路提供的控制信號，處于工作或關斷狀態；
可控流水線電路包括i-l級轉換器，它根據來自重構配置控制電路的控 制信號，對分辨率位數進行配置和重構，并按照配置重構之后的分辨率位 數對第一采樣保持電路送來的電壓值進行分級量化，輸出相應位數的數字 信號，并傳送給延時校正電路；
延時校正電路接收來自重構配置控制電路的非交疊時鐘信號及來自可控流水線電路的數字信號，對可控流水線電路中各級轉換器輸出的帶冗余 位的數字信號進行延時并進行校正，輸出一組相應位數的數字信號。
本實用新型具有很大的動態配置自重構性，所謂動態配置是指本實用 新型的采樣頻率大小和分辨率位數可以在重構控制信號的作用下自動地進
行配置；所謂自重構性是指本實用新型的分辨率位數可以通過重構配置控 制電路產生的控制信號來有選擇的進行重構，并可以降低功耗。本實用新 型的優越性就在于，可以使幾個處于不同頻段范圍、遵循不同協議標準的 模擬信號使用同一個模數轉換器就可以將其轉換為數字信號，并且采樣頻 率大小和分辨率位數可以通過重構配置控制信號來動態地配置和重構，此 外在整個模數轉換完成之后，還可以通過重構配置控制信號來自動地關斷 模數轉換器，以降低功耗。在多個輸入頻段范圍應用場合下，本實用新型 與每個頻段用一個模數轉換器的實現方式相比，可以有效地減小SoC芯片 的面積及功耗。
圖1為本實用新型可動態配置自重構流水線模數轉換器的結構示意圖； 圖2為圖1中重構配置控制電路的結構示意圖； 圖3為圖1中單級轉換器的結構示意圖4為本實用新型可動態配置自重構流水線模數轉換器的應用實例圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實例對本實用新型作進一步詳細的說明。 可動態配置自重構流水線模數轉換器的采樣頻率和分辨率位數可以根 據輸入信號的頻率范圍以及應用場合的不同，通過重構控制信號C1來動態 地配置和重構。如圖1所示，本實用新型模數轉換器包括重構配置控制電 路l、第一采樣保持電路2、可控流水線電路3和延時校正電路4。該模數 轉換器首先在重構控制信號Cl的作用下，結合時鐘信號C2通過重構配置 控制電路1產生一組非交疊時鐘信號作為整個模數轉換器的采樣頻率及時鐘信號，同時產生一組控制信號來對模數轉換器的分辨率位數(6 i位，其
中i可以取12、 11........7等值)進行配置和重構，之后第一采樣保持電
路2按照所配置的采樣頻率對輸入的模擬信號C3進行采樣，并將其采樣結 果送給可控流水線電路3，可控流水線電路3按照配置重構之后的時鐘信號 及分辨率位數對輸入模擬信號進行轉換，其轉換結果經延時校正電路4進 行延時對齊及數字校正之后，產生相應位數的數字信號Dl輸出。下面對可 動態配置自重構流水線模數轉換器中的各部分模塊作進一步詳細的說明。
重構配鶯控制電路1的輸入信號為來自系統外部的重構控制信號C1及 時鐘信號C2;根據重構控制信號Cl和時鐘信號C2，重構配置控制電路1 對流水線模數轉換器的采樣頻率大小及分辨率位數進行動態配置和重構， 產生了一組非交疊時鐘信號和一組控制信號，并分別傳送給第一采樣保持 電路2、可控流水線電路3和延時校正電路4，作為它們的時鐘信號及控制 信號。在不同的輸入信號頻率范圍及應用場合下，重構配置控制電路1可 以產生不同頻率的非交疊時鐘信號及不同的控制信號，從而來實現對模數 轉換器的采樣頻率及分辨率位數的動態配置和重構。
第一采樣保持電路2接收外部輸入的待轉換的模擬信號C3，以及來自 重構配置控制電路1的非交疊時鐘信號和控制信號，其主要功能是對輸入 的待轉換模擬信號C3進行采樣并保持半個時鐘周期，并將保持的電壓值送 給可控流水線電路3，也即將連續變化的模擬信號C3離散化。來自重構配 置控制電路1的非交疊時鐘信號控制第一采樣保持電路2對輸入模擬信號 C3進行釆樣的頻率。而來自重構配置控制電路l的控制信號則控制第一采 樣保持電路2的工作狀態，正常工作時，第一采樣保持電路2在時鐘信號 為高(或者低)電平時對模擬信號C3進行采樣，在時鐘信號為低(或者高) 電平時將采樣值保持半個時鐘周期；當控制信號有效時，第一采樣保持電 路2處于不工作并關斷狀態，以節省功耗。
可控流水線電路3的輸入信號為來自第一采樣保持電路2的模擬電壓 值及來自重構配置控制電路1的非交疊時鐘信號和控制信號，其主要功能 是根據來自重構配置控制電路1的控制信號，通過控制電路中相應模塊的 工作狀態，從而對流水線模數轉換器的分辨率位數進行配置和重構，之后按照所配置的分辨率位數對第一采樣保持電路2送來的電壓值進行分級量 化，輸出相應位數的數字信號，并傳送給延時校正電路4。
可控流水線電路3包括i-l級轉換器，并對應設置i-5個開關,其中，i 的取值范圍為7~12。 i取12時，可控流水線電路3可以實現6~12位共7 種不同分辨率位數的配置和重構；當i取11時，可控流水線電路3可以實 現6~11位共6種不同分辨率位數的配置和重構；當i取10時，可控流水線 電路3可以實現6~10位共5種不同分辨率位數的配置和重構；當i取9時， 可控流水線電路3可以實現6~9位共4種不同分辨率位數的配置和重構； 當i取8時，可控流水線電路3可以實現6 8位共3種不同分辨率位數的配 置和重構；當i取7時，可控流水線電路3可以實現6位、7位共2種不同 分辨率位數的配置和重構。
下面以i取12為例說明可控流水線電路3的具體構成。如圖1所示，
可控流水線電路3包括第1級轉換器3A、第2級轉換器3B........第7
級轉換器3G........第10級轉換器3J、第11級轉換器3K以及開關S1、
S2、 ......、 S7c
第1級轉換器3A的輸入信號為來自重構配置控制電路1的非交疊時鐘 信號和控制信號以及來自第一采樣保持電路2的釆樣保持值，其主要功能 是對輸入的采樣保持值進行量化，產生一組送給延時校正電路4的帶有冗 余位的數字信號，同時產生一個送給下一級轉換器的余量增益信號。來自 重構配置控制電路1的控制信號控制第1級轉換器的工作狀態，正常工作 時，第1級轉換器直接對經開關送來的輸入模擬信號進行量化，并將其輸 出送給相應的下一級電路；當控制信號有效時，第1級轉換器處于不工作 并關斷狀態，以節省功耗。
第2級轉換器3B.......、第10級轉換器3J的結構和功能同第1級轉
換器3A完全一樣，它們的輸入信號都相應地為來自重構配置控制電路1的 非交疊時鐘信號和控制信號以及來自前面一級轉換器的余量增益信號，它 們也都是對輸入的模擬信號進行量化，產生一組送給延時校正電路4的帶 有冗余位的數字信號及一個送給下一級轉換器的余量增益信號。其中第2 級轉換器3B 第7級轉換器3G的輸入模擬信號根據來自重構配置控制電路1的控制信號的不同存在兩種情況 一種情況是與本級轉換器輸入端相連的 開關導通，直接對來自第一采樣保持電路2的模擬信號進行量化，并將結 果送給相應的下一級電路；另一種情況則是與本級轉換器輸入端相連的開 關斷開，直接對前面一級轉換器送來的模擬信號進行量化，并將結果送給 相應的下一級電路。第2級轉換器3B 第10級轉換器3J的工作狀態同樣受 來自重構配置控制電路1控制信號的控制，正常工作時，各級轉換器對輸 入的模擬信號進行量化，并將其輸出送給相應的下一級電路；當控制信號 有效時，轉換器則處于不工作并關斷狀態，以節省功耗。
第11級轉換器3K為一個全并行的模數轉換器，其輸入信號為來自重 構配置控制電路1的非交疊時鐘信號和控制信號及來自第10級轉換器3J 的余量增益信號，其主要功能就是對輸入的模擬信號進行量化，產生一組 送給延時校正電路4的不帶冗余位的數字信號。第11級轉換器3K的工作 狀態同樣受來自重構配置控制電路1控制信號的控制，正常工作時，對輸 入的模擬信號進行量化；當控制信號有效時，則處于不工作并關斷狀態。
當控制信號配置和重構12位分辨率時，第一采樣保持電路2送來的模 擬信號經開關S 1直接送給第1級轉換器3A，同時斷開開關S 2~ S 7，第1 級轉換器3A轉換完成之后產生一組送給延時校正電路4的數字信號，同時 產生一個余量增益信號送給下一級轉換器作為其輸入信號，以此類推，直 至第11級轉換器3K轉換完成；當控制信號配置和重構11位分辨率時，第 一采樣保持電路2送來的模擬信號經開關S 2直接送給第2級轉換器，同時 斷開S1、 S3 S7，并使第1級轉換器3A處于不工作狀態以節省功耗，第 2級轉換器3B對輸入的模擬信號進行轉換產生一組數字信號，同時產生一 個余量增益信號送給下一級轉換器作為其輸入信號，以此類推，直至第11 級轉換器3K轉換完成；當控制信號配置和重構10位分辨率時，則把第一 采樣保持電路2送來的模擬信號經開關S3直接送給第3級轉換器進行轉換， 同時斷開S1、 S2、 S4 S7，并使第1級轉換器3A和第2級轉換器3B處 于不工作狀態；當控制信號配置和重構9位分辨率時，則把第一采樣保持 電路2送來的模擬信號經開關S 4直接送給第4級轉換器進行轉換，同時斷 開S 1~S 3、S 5 S 7，并使第1級轉換器3A 第3級轉換器處于不工作狀態；當控制信號配置和重構8位分辨率時，則把第一采樣保持電路2送來的模 擬信號經開關S 5直接送給第5級轉換器進行轉換，同時斷開S 1~S 4、 S 6、 S7，并使第1級轉換器3A 第4級轉換器處于不工作狀態；當控制信號配 置和重構7位分辨率時，則把第一采樣保持電路2送來的模擬信號經開關 S6直接送給第6級轉換器進行轉換，同時斷開S 1 S 5、 S 7，并使第1級 轉換器3A 第5級轉換器處于不工作狀態；當控制信號配置和重構6位分 辨率時，則把第一采樣保持電路2送來的模擬信號經開關S 7直接送給第7 級轉換器3G進行轉換，同時斷開S 1~S 6，并使第1級轉換器3A 第6級 轉換器處于不工作狀態。
i取值為ll、 10........ 7時，可控流水線電路3的分辨率位數的具體
配置和重構情況與i取值為12時的具體配置和重構情況類似。
延時校正電路4的輸入信號為來自重構配置控制電路1的非交疊時鐘 信號及來自可控流水線電路3的數字信號，其主要功能是對可控流水線電 路3中各級轉換器輸出的帶冗余位的數字信號進行延時，從而使這些數字 信號同步到達數字校正電路并進行校正，最終輸出一組相應位數(6 i位) 的數字信號，并傳送給后面的基帶處理器做進一步的處理。由于可控流水 線電路3中的各級轉換器是在非交疊時鐘的控制下交替工作的，也即前一 級采樣(或者保持)時后一級保持(或者采樣)，并且前一級采樣(或者保 持)和后一級保持(或者采樣)總是同時進行，這樣后一級相對于前一級 就有半個時鐘周期的延時，為了使每級轉換器輸出的數字信號同步到達數 字校正電路就必須對較前的各級轉換器輸出的數字信號進行延時對齊；而 數字校正電路則可以在很大程度上消除模數轉換器內存在的失調和誤差， 從而使模數轉換器達到更高的精度。
如圖2所示，重構配置控制電路1包括寄存器重構控制電路11、采樣 頻率配置電路12和分辨率配置電路13，它們可以通過具體的時序邏輯電路 和組合邏輯電路來實現。寄存器重構控制電路11主要根據輸入的重構控制 信號C1產生一組配置信號送給采樣頻率配置電路12和分辨率配置電路13; 采樣頻率配置電路12主要根據來自寄存器重構控制電路11的配置信號及 輸入的時鐘信號C2產生一組非交疊時鐘信號，送給第一采樣保持電路2、可控流水線電路3、延時校正電路4，作為它們的時鐘信號，并通過控制非 交疊時鐘信號的頻率來達到動態配置模數轉換器采樣頻率的大小；分辨率 配置電路13主要根據來自寄存器重構控制電路11的配置信號，產生一組 控制信號，送給第一采樣保持電路2、可控流水線電路3，并通過這組信號 來控制這些電路中相應模塊的工作狀態，從而實現模數轉換器分辨率位數 的動態配置和重構。
如圖3所示，第1級轉換器3A 第i-2級轉換器3J中每一級轉換器都 包括第二采樣保持電路21、子模數轉換器22、數模轉換器23、減法器24 及余量增益電路25。其中第二采樣保持電路21主要是對輸入的模擬信號 進行采樣并保持，之后將其采樣保持值送給減法器24;子模數轉換器22主 要對輸入的模擬信號進行模數轉換，產生一組與之相應的帶有冗余位的數 字信號，并將其送給延時校正電路4及數模轉換器23;數模轉換器23主要 是對子模數轉換器22送來的數字信號進行轉換，產生一個與之相應的模擬 信號，并將其送給減法器24;減法器24主要是將第二采樣保持電路21送 來的模擬信號與數模轉換器23送來的模擬信號相減，得到一個余量，再將 其送給余量增益電路25;余量增益電路25主要是對減法器24送來的余量 信號進行放大，得到一個余量增益信號并送給下一級轉換器。
本實用新型的整體處理流程如下首先，圖1中的重構控制信號C1送 給寄存器重構控制電路11，產生一組配置信號，該配置信號結合時鐘信號 C2經采樣頻率配置電路12處理后產生一組非交疊時鐘信號，作為整個模 數轉換器的時鐘信號，并通過控制非交疊時鐘信號的頻率來實現采樣頻率 大小的配置；與此同時，配置信號經分辨率配置電路13處理后產生一組控 制信號，來控制第一采樣保持電路2及可控流水線電路3中各級轉換器的 工作狀態，從而實現流水線模數轉換器分辨率位數的配置和重構；之后， 第一采樣保持電路2以配置之后的非交疊時鐘信號對輸入的模擬信號C3進 行采樣并保持，并將采樣保持值送給可控流水線電路3;可控流水線電路3 按照配置重構之后的分辨率位數對接收到的采樣保持值進行量化，其中， 接收到第一采樣保持電路2送來的模擬信號的那一級轉換器先由子模數轉 換器22進行粗略量化，輸出兩位數字信號送給延時校正電路4，同時這兩位數字信號經數模轉換器轉換之后的模擬信號與第二采樣保持電路21保持 的模擬信號經減法器24相減之后，得到一個余量信號，再經余量增益電路 25放大之后，送給下一級轉換器再進行粗略量化，以此類推，直至第i-l 級流水線3K轉換完成輸出兩位數字信號；接著，延時校正電路4對可控流 水線電路3中各級轉換器送來的數字信號進行延時對齊，使其同步到達數 字校正電路并進行校正，最終輸出6 i位相應的數字信號Dl。
如圖4所示，本實用新型可動態配置自重構流水線模數轉換器應用的 實例為
在基于正EE 802.11a/b/g協議的無線收發器中，輸入射頻信號C4可能 是符合IEEE 802.1 lb、IEEE 802.1 lg協議的2.4GHz信號，也可能是符合IEEE 802.11a、 IEEE802.11g協議的5GHz信號。輸入射頻信號C4首先進行模式 探領!)，從而判斷出該輸入射頻信號是處于2.4 GHz頻段還是處于5 GHz頻 段，并產生一個重構控制信號Cl送給可動態配置自重構流水線模數轉換 器；與此同時，模式探測之后的射頻信號還送給低噪放大器進行放大，放 大之后的射頻信號再送給混頻器，經混頻器降頻之后的模擬信號再送給可 變增益放大器，經可變增益放大器處理之后得到模擬信號C3并送給可動態 配置自重構流水線模數轉換器；可動態配置自重構流水線模數轉換器(以i 取12為例)根據模式探測送來的重構控制信號Cl來自動對模數轉換器的 采樣頻率大小和分辨率位數進行配置如果輸入信號是處于2.4 GHz頻段， 則通過寄存器重構控制電路11和采樣頻率配置電路12產生一組40 MHz 的非交疊時鐘信號作為整個模數轉換器的時鐘信號，并通過分辨率配置電 路13產生一組控制信號，使開關S1、 S2、 S4 S7斷開，同時使第l級轉 換器3A和第2級轉換器3B處于不工作狀態，第一采樣保持電路2的采樣 保持值經開關S 3送給第3級轉換器進行轉換，轉換完成之后再送給下一級 轉換器進行轉換，直至第11級流水線3K轉換完成，之后再將第3級轉換 器~第11級轉換器3K輸出的數字信號送給延時校正電路4，經延時對齊及 數字校正之后，得到最終的10位數字信號Dh如果輸入信號是處于5 GHz 頻段，則通過寄存器重構控制電路11和采樣頻率配置電路12產生一組60 MHz的非交疊時鐘信號作為整個模數轉換器的時鐘信號，并通過分辨率配置電路13產生一組控制信號，使開關S1 S4、 S6、 S7斷開，同時使第l 級轉換器3A 第4級轉換器處于不工作狀態，第一采樣保持電路2的采樣 保持值經開關S 5送給第5級轉換器進行轉換，轉換完成之后再送給下一級 轉換器進行轉換，直至第11級流水線3K轉換完成，之后再將第5級轉換 器~第11級轉換器3K輸出的數字信號送給延時校正電路4，經延時對齊及 數字校正之后，得到最終的8位數字信號D1。最后，轉換得到的數字信號 Dl被送給基帶處理器做進一步的處理。這樣原來需要40 MHz采樣頻率、 10位分辨率以及60MHz采樣頻率、8位分辨率兩個不同的模數轉換器，現 在用一個可動態配置自重構流水線模數轉換器通過對其采樣頻率及分辨率 位數進行配置就實現了，這極大地減小了無線收發器SoC芯片的面積，同 時，在模數轉換器的動態配置過程中根據需要關斷了沒有用到的電路模塊， 這也有效的減小了 SoC芯片的功耗。本應用實例雖然是選的一個優化實施 例，但是本專業的技術人員應該了解，本實用新型不局限于上述例子，還 可以在更多的應用場合、更多的頻率范圍內實現采樣頻率和分辨率位數的 動態配置。
權利要求1、一種可動態配置自重構流水線模數轉換器，其特征在于它包括重構配置控制電路(1)、第一采樣保持電路(2)、可控流水線電路(3)和延時校正電路(4)；重構配置控制電路(1)根據接收的重構控制信號及時鐘信號對流水線模數轉換器的采樣頻率大小及分辨率位數進行動態配置和重構，產生一組非交疊時鐘信號和一組控制信號，并分別傳送給第一采樣保持電路(2)、可控流水線電路(3)和延時校正電路(4)；第一采樣保持電路(2)接收外部輸入的待轉換的模擬信號，利用重構配置控制電路(1)提供的非交疊時鐘信號，對輸入的待轉換的模擬信號進行采樣并保持半個周期，并將保持的電壓值送給可控流水線電路(3)，第一采樣保持電路(2)根據重構配置控制電路(1)提供的控制信號，處于工作或關斷狀態；可控流水線電路(3)包括i-1級轉換器，其中，7≤i≤12；它根據來自重構配置控制電路(1)的控制信號，對分辨率位數進行配置和重構，并按照配置重構之后的分辨率位數對第一采樣保持電路(2)送來的電壓值進行分級量化，輸出相應位數的數字信號，并傳送給延時校正電路(4)；延時校正電路(4)接收來自重構配置控制電路(1)的非交疊時鐘信號及來自可控流水線電路(3)的數字信號，對可控流水線電路(3)中各級轉換器輸出的帶冗余位的數字信號進行延時并進行校正，輸出一組相應位數的數字信號。
2、 根據權利要求l所述的可動態配置自重構流水線模數轉換器，其特 征在于可控流水線電路(3)包括i-l級轉換器及i-5個開關，根據不同的 控制信號，實現6~i位共i-5種不同位數分辨率的配置和重構；第1級轉換器根據重構配置控制電路(1)提供的非交疊時鐘信號對接 收到的第一采樣保持電路(2)的采樣保持值進行量化，產生一組送給延時校正電路(4)的帶有冗余位的數字信號和一個送給下一級轉換器的余量增 益信號；第1級轉換器根據重構配置控制電路(1)提供的控制信號，處于 工作或關斷狀態；第2級轉換器至第i-2級轉換器的結構和功能同第1級轉換器相同，它 們根據重構配置控制電路(1)提供的非交疊時鐘信號對接收到的前面一級 轉換器的余量增益信號進行量化，產生一組送給延時校正電路(4)的帶有 冗余位的數字信號和一個送給下一級轉換器的余量增益信號；第2級轉換 器~第i-5級轉換器根據重構配置控制電路(1)提供的控制信號接收來自第 一采樣保持電路(2)的模擬信號或者前面一級轉換器送來的模擬信號；第 2級轉換器 第i-2級轉換器根據重構配置控制電路(1)提供的控制信號， 處于工作或關斷狀態；第i-l級轉換器為一個全并行的模數轉換器，其根據重構配置控制電路 (1)提供的非交疊時鐘信號對接收到的前面一級轉換器的余量增益信號進 行量化，產生一組送給延時校正電路(4)的不帶有冗余位的數字信號；第 i-l級轉換器根據重構配置控制電路(1)提供的控制信號，處于工作或關斷 狀態；控制信號配置和重構i位分辨率時，可控流水線電路(3)將接收的第 一采樣保持電路(2)的模擬信號經開關S 1直接送給第1級轉換器，同時 斷開開關S 2~ S i-5，第1級轉換器對接收的模擬信號進行轉換產生一組送 給延時校正電路(4)的數字信號，同時產生一個余量增益信號送給下一級 轉換器作為其輸入信號，以此類推，直至第i-l級轉換器轉換完成；控制信 號配置和重構i-l位分辨率時，可控流水線電路(3)將接收的第一采樣保 持電路(2)的模擬信號經開關S 2直接送給第2級轉換器，同時斷開其它 的開關，并使第1級轉換器處于不工作狀態，第2級轉換器對接收的模擬 信號進行轉換產生一組數字信號，同時產生一個余量增益信號送給下一級 轉換器作為其輸入信號，以此類推，直至第i-l級轉換器轉換完成；......；控制信號配置和重構6位分辨率時，可控流水線電路(3)將接收的第一采 樣保持電路(2)的模擬信號經開關S i-5直接送給第i-5級轉換器，同時斷 開S 1 S i-6，并使第1級轉換器至第i-6級轉換器處于不工作狀態，第i-5級轉換器對接收的模擬信號進行轉換產生一組數字信號，同時產生一個余 量增益信號送給下一級轉換器作為其輸入信號，以此類推，直至第i-l級轉 換器轉換完成。
3、 根據權利要求2所述的可動態配置自重構流水線模數轉換器，其特 征在于可控流水線電路(3)中的各級轉換器均包括第二采樣保持電路(21)、子模數轉換器(22)、數模轉換器(23)、減法器(24)及余量增益 電路(25);第二采樣保持電路(21)用于對輸入的模擬信號進行采樣并保持，之 后將其采樣保持值送給減法器(24);子模數轉換器(22)用于對輸入的模擬信號進行模數轉換，產生一組 與之相應的帶有冗余位的數字信號，并將其送給延時校正電路(4)及數模 轉換器(23);數模轉換器(23)用于對子模數轉換器(22)送來的數字信號進行轉 換，產生一個與之相應的模擬信號，并將其送給減法器(24);減法器(24)用于對第二采樣保持電路(21)送來的模擬信號與數模 轉換器(23)送來的模擬信號進行相減得到一個余量信號，并將其送給余 量增益電路(25);余量增益電路(25)用于對減法器(24)送來的余量信號進行放大， 得到一個余量增益信號并送給下一級轉換器。
4、 根據權利要求1、 2或3所述的可動態配置自重構流水線模數轉換 器，其特征在于重構配置控制電路(1)包括寄存器重構控制電路(11)、 采樣頻率配置電路(12)和分辨率配置電路(13);寄存器重構控制電路(11)根據輸入的重構控制信號產生一組配置信 號送給采樣頻率配置電路(12)和分辨率配置電路(13);采樣頻率配置電路(12)根據來自寄存器重構控制電路(11)的配置 信號及輸入的時鐘信號產生一組非交疊時鐘信號，分別傳送給第一采樣保 持電路(2)、可控流水線電路(3)和延時校正電路(4)，作為它們的時鐘信號，并通過控制非交疊時鐘信號的頻率來動態配置地模數轉換器采樣頻率的大小；分辨率配置電路(13)根據來自寄存器重構控制電路(11)的配置信號， 產生一組控制信號，傳送給第一采樣保持電路(2)和可控流水線電路(3)， 控制其工作狀態，實現模數轉換器分辨率位數的動態配置。
專利摘要本實用新型公開了一種可動態配置自重構流水線模數轉換器，包括重構配置控制電路、采樣保持電路、可控流水線電路和延時校正電路。可控流水線電路包括6～11級轉換器，根據來自重構配置控制電路的控制信號，對分辨率位數進行配置和重構，并對采樣保持電路送來的電壓值進行分級量化，輸出相應位數的數字信號，傳送給延時校正電路。根據輸入信號的頻率范圍以及應用場合的需要，通過重構控制信號自動地配置和重構出模數轉換器的采樣頻率大小及分辨率位數，將沒有用到的模塊自動關斷；當輸入信號分別處于幾個不同頻段范圍、遵循不同協議時，本實用新型可代替多個傳統的模數轉換器將模擬信號轉換成數字信號，提高了電路的可重用性，并有利于芯片面積的減小及功耗的降低。
文檔編號H03M1/12GK201150055SQ20072008882
公開日2008年11月12日 申請日期2007年12月7日 優先權日2007年12月7日
發明者張科峰, 夢 蔡, 鄒雪城 申請人:華中科技大學