一种十四位分辨率两级循环型模数转换器的制作方法

技术特征：
1.一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，其特征在于,包括6位分辨率的第一级乘法数模转换器单元mdac1、9位分辨率的第二级乘法数模转换器单元mdac2，第一级乘法数模转换器单元mdac1、第二级乘法数模转换器单元mdac2均为循环式结构；第一级乘法数模转换器单元mdac1和第二级乘法数模转换器单元mdac2以流水线操作的形式工作；第一级乘法数模转换器单元mdac1接收输入信号，经过5次循环处理得到高6位转换结果，将高6位转换结果传至第二级乘法数模转换器单元mdac2；第二级乘法数模转换器单元mdac2接收高6位转换结果，经过8次与第一级乘法数模转换器相同的循环处理后，输出低9位转换结果；高6位转换结果和低9位转换结果进行数据处理，错位相加合成的14位转换结果作为整个模数转换器输出数据。2.根据权利要求1所述的一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，其特征在于，流水线操作的形式为：第一级乘法数模转换器单元mdac1在完成高6位的转化后将结果传递给第二级乘法数模转换器单元mdac2，第二级在完成低9位量化结果的同时，第一级完成下一个信号的高6位转换；第一级乘法数模转换器单元mdac1的转换时间等于第二级乘法数模转换器单元mdac2的转换时间并等于整个模数转换器的转换时间。3.根据权利要求1所述的一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，其特征在于，第一级乘法数模转换器单元mdac1每次处理过程为：对输入信号进行采样，该状态称为采样态；再对输入信号进行数据处理，此状态称为保持态，在保持态工作的同时采样态进行下一次的采样操作；每次处理得到1.5位结果，经5次循环，错位相加后输出高6位转换结果。4.根据权利要求3所述的一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，其特征在于，第一级乘法数模转换器单元mdac1包括1.5位模数转换器、1.5位数模转换器、由不同时序驱动的开关、电容阵列、差分运算放大器；差分运算放大器输入端的两个输入信号通过时序驱动的开关被电容阵列中用于采样的电容组进行采样，采样结果保存在电容组内，完成采样态操作；采样的同时，通过1.5位模数转换器对输入信号进行1.5位量化；采样完成后，电路进入保持态，通过开关控制，使电容连接到1.5位数模转换器模块的输出上，差分运算放大器输出端向电容阵列中用于保持态的电容组充电，电容组电压在形成新平衡态的过程中完成乘法加偏置的函数运算，运算结果保存在电容组内，且该结果作为保持态的结果被下一个采样态的采样电容采样。5.根据权利要求1所述的一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，其特征在于，第二级乘法数模转换器单元mdac2每次处理过程为：对输入信号进行采样，该状态称为采样态；再对输入信号进行数据处理，此状态称为保持态，在保持态工作的同时采样态进行下一次的采样操作；每次处理得到1.5位结果，经8次循环，错位相加后输出低9位转换结果。6.根据权利要求1所述的一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，其特征在于，第二级乘法数模转换器单元mdac2包括1.5位模数转换器、1.5位数模转换器、由不同时序驱动的开关、电容阵列、差分运算放大器；差分运算放大器输入端的两个输入信号通过时序驱动的开关被电容阵列中用于采样的电容组进行采样，采样结果保存在电容组内，完成采样态操作；在对输入信号采样的同时
通过1.5位模数转换器进行1.5位量化；采样完成后，电路进入保持态，通过开关控制，使电容连接到1.5位数模转换器模块的输出上，差分运算放大器输出端向电容阵列中用于保持态的电容组充电，电容组电压在形成新平衡态的过程中完成乘法加偏置的函数运算，运算结果保存在电容组内，且该结果作为保持态的结果被下一个采样态的采样电容采样。7.根据权利要求1所述的一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，其特征在于：还包括冗余加法模块，用于对高6位转换结果和低9位转换结果进行冗余加法运算，减去一位冗余位，合成14位转换结果。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，其特征在于：还包括时钟相位高精度可调模块，驱动第一级乘法数模转换器单元mdac1、第二级乘法数模转换器单元mdac2，控制第一级乘法数模转换器单元mdac2、第二级乘法数模转换器单元mdac2流水化操作方式工作。9.根据权利要求8所述的一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，其特征在于：时钟相位高精度可调模块由同相位时钟单元的输出信号、两相不交叠单元输出信号和与运算单元组成，同相位的时钟信号与不同相位的时钟信号经过运算得到不同时序时钟信号，控制第一级乘法数模转换器单元mdac1、第二级乘法数模转换器单元mdac2开关的通断。10.根据权利要求1所述的一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，其特征在于：第一级乘法数模转换器单元mdac1、第二级乘法数模转换器单元mdac2均采用模块化设计，电路结构相同，便于替换。

技术总结
一种十四位分辨率两级循环型模数转换器，包括6位分辨率的第一级乘法数模转换器单、9位分辨率的第二级乘法数模转换器单元、冗余加法模块、时钟相位高精度可调模块。本发明通过“6位 9位”的两级循环的结构设计，相对于单级14位循环型模数转换器大幅度降低了功耗，满足低功耗模数转换的应用。功耗模数转换的应用。功耗模数转换的应用。


技术研发人员：王耕耘 张旭 程甘霖 吴淞波 卜洪波 樊奔 潘卫军 谢莉莉 谢圣文 柴瑞青
受保护的技术使用者：北京空间机电研究所
技术研发日：2022.08.03
技术公布日：2022/12/5