專利名稱：高速采樣架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電子裝置。尤其涉及一種高速采樣電路，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)架構(gòu)。技術(shù)背景高速網(wǎng)絡(luò)正不斷演進(jìn)。該演進(jìn)包括網(wǎng)絡(luò)工作速度的不斷加快。網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)已 經(jīng)形成的一種選擇是通過(guò)雙絞線物理連接的以太網(wǎng)絡(luò)。提供個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作 站及服務(wù)器之間互連的高速LAN (局域網(wǎng))中現(xiàn)今最為普遍的一種是10BASE-T 形式的以太網(wǎng)。高速L緒技術(shù)包括100BASE-T (快速以太網(wǎng))及1000BASE-T (千兆位以太 網(wǎng))。高速以太網(wǎng)技術(shù)使得每秒10兆位(Mbps)性能的10BASE-T向lOOMbps 性能的100BASE-T平滑演進(jìn)。千兆位以太網(wǎng)以以太網(wǎng)的基本簡(jiǎn)單性提供了每秒 i千兆位的數(shù)據(jù)率。因此就有將工作性能推進(jìn)至甚至大于數(shù)據(jù)率的需求。通信網(wǎng)絡(luò)速度的加快要求該通信網(wǎng)絡(luò)所使用的ADC的速度亦加快。時(shí)間交 錯(cuò)ADC架構(gòu)可有效地提供高速模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述轉(zhuǎn)換使用在比該模數(shù)轉(zhuǎn)換的頻率 低得多的頻率單獨(dú)工作的ADC。因此，時(shí)間交錯(cuò)ADC架構(gòu)可用來(lái)增大這些ADC 的有效工作頻率。圖1示出了時(shí)間交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)。N個(gè)子樣本、采樣保持電路110、 112及114接收模擬信號(hào)。每個(gè)采樣保持電路的時(shí)鐘工作頻率為Fs/N，并且相 位為約(360/N^(:i-1)，其中，i從l變化至N。各個(gè)采樣保持電路在計(jì)算時(shí)刻 上對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行采樣。將這些樣本輸入相應(yīng)的M-位ADC120、 122及124。 ADC12(K 122及124亦包括工作頻率為Fs/N的時(shí)鐘，并且相位為約 (360/N)*(i-1)。該時(shí)鐘信號(hào)的延遲相位關(guān)系產(chǎn)生來(lái)自這些ADC的以頻率Fs生 成的數(shù)字樣本。結(jié)果是有效采樣頻率為Fs。 N為時(shí)間交錯(cuò)ADC的數(shù)量，T為有
效釆樣頻率Fs的周期。
圖1的時(shí)間交錯(cuò)架構(gòu)為完全子釆樣(即，N個(gè)釆樣保持電路中的每一個(gè)生 成子樣本，并且這些子樣本由ADC處理)。對(duì)于所需采樣頻率Fs高于可用的 單獨(dú)ADC或采樣保持電路的工作頻率這一應(yīng)用來(lái)說(shuō)，該時(shí)間交錯(cuò)架構(gòu)是有益的。
各單獨(dú)ADC及采樣保持電路必須僅在時(shí)鐘頻率Fs/N下工作。
然而，圖1的時(shí)間交錯(cuò)ADC架構(gòu)受若干限制。例如，該時(shí)間交錯(cuò)ADC構(gòu)架 受增益誤差、偏移誤差及相位定時(shí)誤差的影響，導(dǎo)致了該混合的子樣本信號(hào)的 信噪比(SNR)降級(jí)。
圖2示出了時(shí)間交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)的另-一實(shí)施例。該實(shí)施例包括奈奎斯 特率采樣保持電路210，該電路對(duì)于N個(gè)M-位子采樣ADC220、 222、 224生成 樣本。該前端采樣保持電路通過(guò)以速率Fs保持采樣模擬信號(hào)而有效地消除相 位定時(shí)誤差。該采樣信號(hào)在被子采樣之前保持不變?；旧?，采樣保持電路210 使得該模擬信號(hào)的改變放緩。只要在采樣保持電路210輸出的靜態(tài)(采樣)期 間進(jìn)行該子采樣，可消除該相位定時(shí)誤差。
盡管與圖1實(shí)施例相比，圖2的實(shí)施例可減少相位定時(shí)誤差，但該實(shí)施例 仍有所限制。首先，圖2的該采樣保持電路接收高頻模擬信號(hào)，并且需以全速 率Fs內(nèi)部處理樣本。其次，該采樣保持電路輸出僅在1/Fs時(shí)間周期內(nèi)為穩(wěn)定 (或慢移)的。因此，ADC220、 222及224的處理仍然是困難的。
需要一種用于模擬信號(hào)高速采樣及保持的方法及裝置。該方法及裝置需適 用于時(shí)間交錯(cuò)ADC，并且消除上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣及保持的裝置及方法，并且適于與時(shí)間交 錯(cuò)ADC系統(tǒng)一起使用。
第一實(shí)施例包括一種信號(hào)采樣方法。所述方法包括以速率Fs接收模擬信 號(hào)并且生成所述信號(hào)的第一樣本，以速率Fs/N從所述第一樣本生成第二樣本， 所述第二樣本具有約(36()/N"(i-l)度的相對(duì)相位，其中i從l變化至N，并且以 速率Fs/N從所述第二樣本生成第三樣本，且具有約((360/N"(i-1)+180)度的相對(duì)相蒞。第二實(shí)施例包括另一種信號(hào)釆樣方法。所述方法包括第一采樣器以速率Fs 接收模擬信號(hào)并且生成第一樣本，第二采樣器以速率Fs/N從所述第一樣本生 成第二子樣本并且具有約(360/N)^(i-l)度的相對(duì)相位，其中i從l變化至N， 其中，在任何時(shí)間點(diǎn)上最多有兩個(gè)第二采樣器跟蹤所述第--采樣器的輸出。另 一實(shí)施例包括在任何時(shí)間點(diǎn)上N個(gè)第二采樣器中最多有一個(gè)跟蹤所述第一采樣 器的輸出。再 -實(shí)施例包括一種采樣電路。所述采樣電路包括以速率Fs接收模擬信 號(hào)并且生成第一樣本的第一采樣器。所述采樣電路進(jìn)一步包括N個(gè)第二采樣器， 各所述第二采樣器接收所述第一采樣器的輸出，第i個(gè)第二采樣器以速率Fs/N 生成第二子樣本并且相位為約(360/N"(i-l)度，其中i從1變化至N。所述采樣 電路進(jìn)-一步包括N個(gè)第三采樣器，各所述第三采樣器處理所述第二采樣器的輸 出，第i個(gè)第三采樣器以速率Fs/N生成第三子樣本并且相位為約 ((360/N)^i-1)+180)度。以示例的方式闡明本發(fā)明的原理，結(jié)合附圖參考下文的詳細(xì)描述可清楚地 了解本發(fā)明的其它方面及優(yōu)點(diǎn)。


圖1示出了時(shí)間交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)；圖2示出了另一時(shí)間交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)。圖3A、 3B及3C為示出高速采樣方法實(shí)施例的流程圖；圖4A及4B示出了提供微分輸出的開(kāi)關(guān)電容SZH電路的電路圖及時(shí)序圖；圖5示出了雙采樣開(kāi)關(guān)電容微分電路的電路圖；圖6示出了包括雙采樣子樣本ADC的時(shí)間交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)；圖7 A示出了可在高速時(shí)間交錯(cuò)A D C架構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)的采樣架構(gòu)；圖7B示出了用于控制圖7A的子采樣的采樣保持電路架構(gòu)的時(shí)鐘信號(hào)；圖7C示出了開(kāi)關(guān)控制電路；圖8示出了包括在互補(bǔ)相位進(jìn)行采樣的子采樣采樣保持架構(gòu)；
圖Q ^出了頭在菜樣保持架構(gòu)內(nèi)的運(yùn)放提供虛地的子采樣采樣保持架構(gòu)； 圖IOA示出了與高速開(kāi)關(guān)串聯(lián)的雙釆樣、子采樣的采樣保持電路架構(gòu)；圖IOB及IOC示出了用于控制圖IOA的雙采樣、子采樣的采樣保持電路架構(gòu)的時(shí)鐘信號(hào)；圖11示出了圖7的采樣架構(gòu)，其與交錯(cuò)ADC連接；圖12示出了圖8的包括在相反相位進(jìn)行采樣的子采樣采樣保持電路，其 與時(shí)間交錯(cuò)ADC連接。圖13示出了為圖9的采樣保持架構(gòu)內(nèi)的運(yùn)放提供虛地的子采樣采樣保持 架構(gòu)，其與時(shí)間交錯(cuò)ADC連接。圖14示出了與圖9的高速開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接的雙采樣、子采樣的采樣保持電 路架構(gòu)，其與時(shí)間交錯(cuò)ADC連接。圖15示出了與以太網(wǎng)連接的裝置，其可包括采樣保持以及模數(shù)轉(zhuǎn)換的實(shí) 施例。
具體實(shí)施方式
如用于說(shuō)明的附圖所示，在高速采樣保持電路以及高速ADC架構(gòu)的裝置及 方法中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。圖3A、 3B及3C示出了對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣并從該信號(hào)生成數(shù) 字樣本之方法的高層次實(shí)施例。圖4A、 5及6示出了可用于該高速采樣及ADC 架構(gòu)之代替實(shí)施例的電路。圖7A、 8、 9及10A分別示出了采樣器的實(shí)施例。 這些實(shí)施例可使用圖3A、 ;B及3C所示的方法。圖ll、 l2、 13及H示出了高 速采樣及時(shí)間交錯(cuò)ADC架構(gòu)。圖15示出了可使用該高速采樣及交錯(cuò)ADC實(shí)施 例的以太網(wǎng)元件的一般實(shí)現(xiàn)。如前所述，圖3A、 3B及3C示出了對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣并從該信號(hào)生成數(shù)字樣 本之方法的高層次實(shí)施例。詳述使用這些方法的電路可使這些方法的特征及益 處更為清楚。圖3A為包括另 -種信號(hào)采樣方法之步驟的流程圖。第一步驟310包括以 速率Fs接收模擬信號(hào)及生成第-一樣本。第二步驟320包括以速率Fs/N從該第 --^樣本生成第二樣本，該第二樣本具有(360/N)"i-l)度的相對(duì)相位，其中i從l
變化至N。第三步驟330包括以速率Fs/N從該第二樣本生成第三樣本，其相對(duì)相位為約((360/N廣(i-l)+180)度。以速率Fs生成第一樣本與以速率Fs/N生成第 二及第三樣本的混合形成了以Fs/N速率生成的采樣及保持輸出。圖3B為包括信號(hào)釆樣方法之步驟的流程圖。第----步驟32包括第一采樣 器以速率Fs接收模擬信號(hào)及生成第一樣本。第二步驟322包括第二采樣器以速 率Fs/N從該第一樣本生成第二子樣本并且具有(360/N"(i-l)度的相對(duì)相位，其 中i從1變化至N;并且其中，在任何時(shí)間點(diǎn)上最多有兩個(gè)第二子采樣器跟蹤 該第一采樣器的輸出。 一個(gè)代替實(shí)施例包括在任何給定時(shí)間點(diǎn)上最多有一個(gè)第 二子采樣器跟蹤該第一采樣器的輸出。以速率Fs生成第一樣本與以速率Fs/N 生成第二樣本的混合形成了以Fs/N速率生成的跟蹤及保持輸出。圖3C為包括高速交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法之步驟的流程圖。第一步驟314包括 以速率Fs接收模擬信號(hào)及生成第一樣本。第二步驟324包括以速率Fs/N從該 第-一樣本生成第二樣本，該第二樣本具有(360/N)氣i-l)度的相對(duì)相位，其中i從 1變化至N。第三步驟334包括以速率Fs/N從該第二樣本生成第三樣本，其相 對(duì)相位為((360/N廣(i-l)+180)度。第四步驟344包括處理該第三樣本。第五步驟 354包括相應(yīng)的時(shí)間交錯(cuò)ADC接收該經(jīng)處理的第三樣本。開(kāi)關(guān)電容電路圖4A及4B示出了提供微分輸出的開(kāi)關(guān)電容S/H電路的電路圖及時(shí)序圖。 如下文所述，開(kāi)關(guān)電容電路適用于使用前述的對(duì)模擬信號(hào)采樣并生成數(shù)字樣本 之方法的電路。開(kāi)關(guān)電容電路可包括第一電容，所述電容器在時(shí)鐘信號(hào)的一 個(gè)相位(例如該時(shí)鐘信號(hào)為高電平)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣(采樣使該電容充電)， 并且在該時(shí)鐘信號(hào)的第二相位期間將該電荷轉(zhuǎn)移至處理電路。該處理電路可包 括在該開(kāi)關(guān)電容電路的運(yùn)放420的反饋中的開(kāi)關(guān)電容。圖4A示出了接收模擬信號(hào)并生成采樣及保持(S/H)信號(hào)的開(kāi)關(guān)電容電路。 通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)ph"及phi]e閉合開(kāi)關(guān)410、 412而對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，致 使充電電容(Ccharge)充電。圖4B中的控制信號(hào)的定時(shí)波形反映了該充電序 列，稱為釆樣。開(kāi)關(guān)41:3及414亦閉合，致使反饋充電電容(Ccharge')預(yù)充
電荃由兩+參老電壓vcmin及vcmout所確定的電壓。電壓vcinout可保持為與 運(yùn)放420之輸出的共模電壓相等。電壓vcmin可設(shè)置為可使開(kāi)關(guān)412、 416、 413 及417快速精確工作的電壓。包括附加的電壓vcmin'以闡明該充電電容Ccharge 的任一側(cè)可使用不同的電源電壓。電壓vcmin'可設(shè)置為與該輸入模擬信號(hào)的輸 入共模電壓相等的(不同的)電壓。開(kāi)關(guān)415、 416、 417及418由時(shí)鐘信號(hào)phi2 及phi2e控制，并且在采樣相位期間斷開(kāi)。后續(xù)相位(估值相位、處理)包括將該充電電容的電荷轉(zhuǎn)移至該反饋電路。 如圖4B的時(shí)序圖所示，時(shí)鐘信號(hào)phil及phile在該相位期間為低電平，而時(shí) 鐘信號(hào)phi2及phi2e在該相位期間為高電平。圖4A的開(kāi)關(guān)電容電路采樣器的一個(gè)不良特征為運(yùn)放420(設(shè)該運(yùn)放為甲類 放大器)僅在該估值相位期間有助于該模擬信號(hào)的采樣。由于該運(yùn)放在采樣相 位及保持相位這兩者期間俱耗電，因此需要更有效地利用該運(yùn)放。雙采樣電路圖4A的開(kāi)關(guān)電容電路并非最優(yōu)，因?yàn)檫\(yùn)放(仍設(shè)該運(yùn)放為甲類放大器) 在對(duì)開(kāi)關(guān)電容電路充電的期間對(duì)處理沒(méi)有幫助。即，該運(yùn)放耗電，但在開(kāi)關(guān)電 容電路的采樣期間并不提供任何有用的益處。圖5示出了雙采樣的開(kāi)關(guān)電容微 分電路的電路圖。該電路結(jié)構(gòu)可更有效地使用運(yùn)放。因此，雙采樣電路的一個(gè) 特征為使用雙采樣電路的時(shí)間交錯(cuò)ADC系統(tǒng)僅需一半數(shù)量的運(yùn)放與ADC (設(shè)各 ADC包括雙采樣電路)。如下文所述，雙采樣的開(kāi)關(guān)電容微分電路可適用于使 用前述的對(duì)模擬信號(hào)采樣并生成數(shù)字樣本之實(shí)施例的電路。圖5的雙采樣電路包括兩組往復(fù)轉(zhuǎn)換工作的(乒乓(ping-pong))電容 (Cping， Cpong)。當(dāng)"乒"電容采樣(充電)時(shí)，該"乓"電容處于估值相 位。估值相位一般包括將相應(yīng)電容的電荷轉(zhuǎn)移至運(yùn)放。在相反相位中，這些電 容的角色互換。即，當(dāng)乒電容處于估值相位時(shí)，乓電容采樣(充電)。由于其 優(yōu)化了運(yùn)放510的運(yùn)算使用，該乒乓結(jié)構(gòu)是有益的。S卩，在采樣的兩個(gè)周期中 都使用作為開(kāi)關(guān)電容ADC架構(gòu)的主要耗電元件之一的運(yùn)放510。由占空比約為 50%的時(shí)鐘來(lái)決定該乒乓架構(gòu)中兩個(gè)不同的相位。
用于圖5的雙采祥電路的時(shí)鐘信馬如圖4B 1^5。用時(shí)^糴M發(fā)輸入兵乓電路的開(kāi)關(guān)電容電路以使它們?yōu)楫愊?。此外，亦用時(shí)鐘來(lái)觸發(fā)位于運(yùn)放510反 饋端的開(kāi)關(guān)電容電路進(jìn)以使它們?yōu)楫愊唷．?dāng)充電電容Cporig充電時(shí)，充電電容 Cping放電，并且當(dāng)充電電容Cping充電時(shí)，充電電容Cpong放電。圖5電路的雙采樣所提供的轉(zhuǎn)換速率是圖4電路的兩倍。即，各時(shí)鐘周期 生成的樣本數(shù)量是圖4電路的兩倍。對(duì)于圖2所示的方塊圖，若該采樣頻率為 Fs,則各時(shí)間交錯(cuò)ADC輸出的樣本速率為2*(Fs/N)，分辯率為M-位。因此， 通過(guò)使用具有時(shí)間交錯(cuò)ADC的雙采樣，僅需使用--半數(shù)量的ADC。圖6示出了時(shí)間交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它包括雙樣本的子采樣ADC。各雙樣本 子ADC的時(shí)鐘(Fs/N)的相位為(360/N廣(i)，其中i現(xiàn)在從O變化至(N/2-l)。 觸發(fā)該雙采樣的"乓"相位的時(shí)鐘與觸發(fā)該"乒"相位的時(shí)鐘異相約180度， 并且可在各ADC內(nèi)部生成。代替實(shí)施例包括N/2個(gè)子ADC的每一個(gè)接收兩個(gè) 相位為(360/N"(i)與(360/N"(i)+180 (約)的時(shí)鐘。舉例來(lái)說(shuō)，若N二8，則圖5的雙采樣實(shí)施例僅需4個(gè)雙采樣子ADC。用于 該子ADC的時(shí)鐘(Fs/8)的相位分別為0、 45、 90、 135度。應(yīng)注意，當(dāng)運(yùn)放 的數(shù)量減少為一半時(shí)，相關(guān)開(kāi)關(guān)電容電路的開(kāi)關(guān)與電容的數(shù)量并不因?qū)崿F(xiàn)雙采 樣結(jié)構(gòu)而減少。如前所述，可以以不同電壓作為共模電壓in (vcmin， vcmin')的偏置。這 允許開(kāi)關(guān)電容電路提供兩種不同電源之間的隔離。兩種電源的存在使得充電電 容Cping、 Cpong的任一側(cè)的開(kāi)關(guān)可由具有不同的on/off (通/斷)電壓電平 的時(shí)鐘來(lái)控制。此外，存在--個(gè)以上的電源使得該模擬信號(hào)可參考與采樣保持 電路的輸出信號(hào)不同的電源(更高或更低)。使用具有相關(guān)的時(shí)間交錯(cuò)ADC的圖5的雙采樣電路可導(dǎo)致由于增益誤差、 偏移誤差及定時(shí)誤差引起的SNR降級(jí)。然而，在已對(duì)這些誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間 交錯(cuò)轉(zhuǎn)換器中，只要對(duì)來(lái)自雙采樣ADC的信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立處理，雙采樣的SNR降 級(jí)的影響可降至最小。值得注意的是，在圖6中，ADC (現(xiàn)標(biāo)注為M-位雙樣本子采樣ADC)包括 兩個(gè)輸出端，每個(gè)樣本一個(gè)。 在討論圖7、 8、 9、 IO的采樣電路之前，先對(duì)在此使用之術(shù)語(yǔ)"采樣器"、 "跟蹤"、"保持"及"樣本"作出概括的評(píng)述。釆樣器具有至少一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸入端及至少-個(gè)模擬信號(hào)輸入端及輸出端，并且可以執(zhí)行這樣一種功能， 即，在該時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)相位(跟蹤相位)期間緊隨("跟蹤")輸入模擬信 號(hào)至輸出端并且在該時(shí)鐘信號(hào)的其他相位(保持相位)對(duì)該采樣器的輸出進(jìn)行 基本恒定的"保持"。通il在一個(gè)相位內(nèi)對(duì)輸入端至輸出端進(jìn)行跟蹤，并且在 保持相位期間對(duì)在跟蹤相位結(jié)束之前保持在輸出端的最后跟蹤值進(jìn)行保持而 生成"樣本"。圖7A示出了可在高速時(shí)間交錯(cuò)ADC架構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)的采樣電路實(shí)施例。該采 樣電路包括以速率Fs接收模擬信號(hào)并生成第一樣本的第一采樣器(示為開(kāi)關(guān) 700) 。 N個(gè)第二采樣器730、 732及734，各接收第一采樣器的輸出，第i個(gè) 第二采樣器以速率Fs/N生成相對(duì)相位為約(360/N"(i-l)度的第二子樣本，其中 i從l變化至N?？刂朴|發(fā)第二采樣器的時(shí)鐘(定時(shí)/相位)以使在任何時(shí)間點(diǎn) 上最多有兩個(gè)第二采樣器跟蹤第一采樣器的輸出。另一實(shí)施例包括在任何時(shí)間 點(diǎn)上跟蹤第一采樣器的輸出的N個(gè)第二采樣器中的最多一個(gè)。采樣器700、 730、 732及734的實(shí)施例包括由時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)。各時(shí) 鐘信號(hào)包括驅(qū)動(dòng)相應(yīng)開(kāi)關(guān)接通(閉合)的"on"周期，以及驅(qū)動(dòng)相應(yīng)開(kāi)關(guān)關(guān) 斷(斷開(kāi))的"off"周期。當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，該開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)傳遞至該開(kāi)關(guān)的 輸出端，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，該開(kāi)關(guān)的輸出實(shí)質(zhì)上不移動(dòng)(與保持狀態(tài)相應(yīng))。 由時(shí)鐘信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)接通(閉合)時(shí)執(zhí)行跟蹤功能，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)斷 (斷開(kāi))時(shí)執(zhí)行保持功能。接通至關(guān)斷的轉(zhuǎn)換提供了開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)的采樣。 樣本值為開(kāi)關(guān)接通最后時(shí)亥'j的輸入信號(hào)的值。該采樣實(shí)施例包括子采樣。更具體地，第二組采樣器730、 732及734的 時(shí)鐘頻率(Fs/N)比第一采樣器700的低。結(jié)果，將采樣電路的輸出信號(hào)進(jìn)行 保持以用于子ADC處理的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。在第一采樣器(開(kāi)關(guān))700的"off"期間，第二組采樣器730、 732及734 從"on"轉(zhuǎn)換至"off"。因此，在保持第--采樣器700的輸出的期間，第二采 樣器從跟蹤轉(zhuǎn)換為保持。只要第二采樣器730、 732及734的經(jīng)子采樣的采樣 在第一采樣器時(shí)鐘(Fs)的下降沿之后并且在第 -采樣器時(shí)鐘(Fs)下--上升沿之前發(fā)生，子采用時(shí)鐘(Fs/N)之間的偏移(skew)不會(huì)造成SNR的降級(jí)。 參考子采樣時(shí)鐘(Fs/N)的周期，將經(jīng)混合的第一及第二采樣器的輸出保持較長(zhǎng)時(shí)間周期。gp，在Fs/N時(shí)鐘的off周期期間保持笫二釆樣器的輸出。這樣是極其有利的特征，因?yàn)榕c該采樣保持電路的輸出連接的ADC的輸入可穩(wěn)定保 持較長(zhǎng)時(shí)間。應(yīng)注意，圖7A的電路結(jié)構(gòu)實(shí)際是跟蹤保持電路而非采樣保持電路，因?yàn)?該第-采樣器與該第二采樣器以不同的頻率工作，因此，該第-一采樣器與該第 :二采樣器的時(shí)鐘頻率不可能為相反的相位。該第二組采樣器730、 732及734對(duì)第一采樣器700的輸出進(jìn)行跟蹤，大 致為每次—一個(gè)采樣器。這有利地使得第一采樣器承受的負(fù)載量減少。只要通過(guò)對(duì)控制第二采樣器730、 732及734的時(shí)鐘信號(hào)的占空比進(jìn)行控制來(lái)保證第二 采樣器730、 732及734的on-周期(跟蹤時(shí)期)不交疊，就可確保這一減少負(fù) 載的優(yōu)點(diǎn)。 一實(shí)施例可包括一些交疊，但控制該交疊以確保同一時(shí)間進(jìn)行跟蹤 的第二采樣器不超過(guò)兩個(gè),，此外，對(duì)在任何時(shí)間點(diǎn)上被接通的或者跟蹤第一采 樣器700輸出的第二采樣器730、 732及734的數(shù)量進(jìn)行限制，以限制該第一 采樣器700的負(fù)載。圖7B示出了用于控制圖7的采樣電路的示范時(shí)鐘信號(hào)。該時(shí)鐘信號(hào)包括 Fs時(shí)鐘，以及頻率為Fs/N、相位為約(360/N)氣i-l)與(360/N"(i)的兩個(gè)并發(fā)的 第二采樣器時(shí)鐘。該時(shí)鐘波形示出了以不同時(shí)間間隔接通的第二采樣器。更具 體地，在圖7B中，對(duì)第二采樣器進(jìn)行控制以使每次接通或者跟蹤最多一個(gè)第 二采樣器。各第二采樣器在- - 些時(shí)間點(diǎn)上對(duì)第 一 采樣器的輸出進(jìn)行跟蹤。充電電容(Ccharge)的輸出端包括緩沖器710、 712及714。緩沖器710、 712及714提供信號(hào)驅(qū)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)與采樣電路的輸出端連接的ADC。圖7A的采樣電路包括單端實(shí)現(xiàn)。然而，也可容易地以有差別的實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。第--采樣器
多種電路實(shí)施例可用于實(shí)現(xiàn)第一采樣器700。例如，可通過(guò)在Fs時(shí)鐘信號(hào) 的一個(gè)相位期間跟蹤模擬信號(hào)、并且在時(shí)鐘信號(hào)的另一個(gè)相位期間保持第一采 樣器的輸出而生成第一樣本。---個(gè)實(shí)施例包括Fs時(shí)鐘信號(hào)，它在跟蹤期間驅(qū)動(dòng) 跟蹤/保持幵關(guān)使之閉合，并且該Fs時(shí)鐘信號(hào)在保持期間驅(qū)動(dòng)該跟蹤/保持開(kāi)關(guān) 使之?dāng)嚅_(kāi)。第一采樣器的另一實(shí)施例為開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，開(kāi)關(guān)的電阻維持 為基本恒定，并且該開(kāi)關(guān)接收模擬信號(hào)的全信號(hào)擺幅。 一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)對(duì) 驅(qū)動(dòng)該開(kāi)關(guān)的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的電路來(lái)將開(kāi)關(guān)的電阻維持為基本恒定，藉此 來(lái)維持該開(kāi)關(guān)內(nèi)晶體管的基本恒定的柵源電壓。圖7C示出了可達(dá)成這一功能 的電路。亦可有其他實(shí)施例，所述實(shí)施例通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的電 路來(lái)將該開(kāi)關(guān)的電阻維持為基本恒定，無(wú)需保持開(kāi)關(guān)內(nèi)晶體管的基本恒定的柵 源電壓。在這種實(shí)施例中，亦要考慮由信號(hào)擺動(dòng)所帶來(lái)的開(kāi)關(guān)閾值電壓的變化。第二采樣器亦可使用開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)第二采樣器。第二采樣器可另外再附加開(kāi)關(guān)電容電 路。 一個(gè)實(shí)施例包括第二子樣本，通過(guò)在Fs/N時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)相位期間跟蹤第 一采樣器的輸出信號(hào)，并且在Fs/N時(shí)鐘信號(hào)的另一個(gè)相位期間保持第二采樣器 的輸出而生成該第二子樣本。 一個(gè)實(shí)施例包括在第一采樣器輸出的保持相位期 間發(fā)生從跟蹤到保持第二采樣器的轉(zhuǎn)換。圖8示出了包括在相反相位進(jìn)行采樣的子采樣采樣保持架構(gòu)。該實(shí)施例為 圖7所示實(shí)施例的演變。 一般地，該實(shí)施例包括以速率Fs接收模擬信號(hào)并且生 成第一樣本的第一采樣器700。 N個(gè)第二采樣器730、 732及734，每個(gè)都接收 第一采樣器的輸出，第t個(gè)第二采樣器以速率Fs/N生成相對(duì)相位為約 (360/N)氣i-1)度的第二子樣本，其中i從l變化至N。 N個(gè)第三采樣器830、 832 及834接收第二采樣器的輸出，第i個(gè)第三采樣器以速率Fs/N生成相對(duì)相位 為約((360/N)，i-l)+180)度的第三子樣本。圖8示出了單端實(shí)現(xiàn)。然而，可容易地修改該實(shí)施例使之包括有差別的實(shí)現(xiàn)。 i 口圖8 j^S，緩M，器840、 842及844位于第二釆樣器820、 822及824與第三釆樣器830、 832及834之間，并且緩沖器850、 852及854位于第二采樣 器830、 832及834的輸出端。圖8的第二采樣器/第三采樣器實(shí)施例，將圖7 的該跟蹤保持電路轉(zhuǎn)換為釆樣保持電路。第三釆樣器830、 S32及834的第三 采樣與第二采樣器820、 822及824的第二采樣互補(bǔ)(異相180)。然而，該實(shí) 施例包括用于全信號(hào)振幅的緩沖器，并且不包括雙采樣。圖9示出了配置為采樣保持電路的另一采樣電路。該采樣保持電路提供釆 樣保持電路內(nèi)運(yùn)放的虛地。在此，第二采樣器及第三采樣器是以開(kāi)關(guān)電容電路 實(shí)現(xiàn)的。圖9的N個(gè)子采樣電路，實(shí)際上將圖7的跟蹤保持電路轉(zhuǎn)換為采樣保持電 路。其結(jié)果是可以有這樣一種運(yùn)放設(shè)計(jì)，即該運(yùn)放包括比圖7實(shí)施例可能存在 的高電壓振幅低的輸入信號(hào)電壓振幅。這可以有利地提供對(duì)采樣電路的精度及線性的改進(jìn)。以時(shí)鐘頻率Fs用時(shí)鐘觸發(fā)第一采樣器900 (開(kāi)關(guān))(斷開(kāi)及閉合)而得 到第一樣本。N個(gè)第二采樣器中的每一個(gè)接收第一采樣器900的輸出。通過(guò)包 括開(kāi)關(guān)911及931與電容Ccharge的第二采樣器生成第二樣本。當(dāng)開(kāi)關(guān)921、 941斷開(kāi)時(shí)開(kāi)關(guān)911、 931閉合，從而對(duì)相關(guān)充電電容Ccharge進(jìn)行充電。(N 個(gè)鏈中的)第一第二采樣鏈的第二采樣期間，確立時(shí)鐘信號(hào)pleO及pLs〈1〉， 接通開(kāi)關(guān)931、 911。通過(guò)解除對(duì)時(shí)鐘信號(hào)ple〈l〉的確立而完成采樣。第三采樣 器包括開(kāi)關(guān)921及941以及電容Ccharge。通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)p2e〈l〉及p2—h〈l〉在 相反相位對(duì)充電電容Ccharge的電荷進(jìn)行采樣，接通開(kāi)關(guān)941及921，并且轉(zhuǎn) 移至運(yùn)放的反饋端的處理電路D圖10B及IOC將更詳細(xì)地分析時(shí)鐘信號(hào)。1殳地，對(duì)于第i個(gè)第二采樣器及第i個(gè)第三采樣器，pleO的頻率為Fs/N， 相位為(360ZN) * (i-1)，并且在pl一sO之前關(guān)斷；p1—sO頻率為Fs/N，相位為 (360/N) * (i-l)，但相對(duì)于pleO延遲，并且占空比為約1/N; p2eO頻率為Fs/N， 相位為(360/N) * (i-1)+180并且在p2—sO之前關(guān)斷；p2—sO頻率為Fs/N，相位 為(360/N)"-l)+180，但相對(duì)千p2eO延遲，并且占空比為約1/N。圖9的第二采樣器911及912對(duì)第 一采樣器900的輸出進(jìn)行采樣，并且它 們由占空比為1/N的Fs/N時(shí)鐘信號(hào)控制，以使得在同一時(shí)間內(nèi)沒(méi)有兩個(gè)第二采 樣器對(duì)第-一釆樣器900的輸出進(jìn)行跟蹤。因此，第一采樣器卯O負(fù)載較輕，以 較少功耗提供更大帶寬。圖IOA示出了與高速幵關(guān)1000串聯(lián)的雙釆樣、亍釆樣的釆樣保持電路架 構(gòu)。本實(shí)施例提供了圖7、 8及9的實(shí)施例的結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)，而且還提供了雙采 樣。如圖所示，圖10A示出了生成N個(gè)樣本并且對(duì)輸出進(jìn)行保持的N/2個(gè)采樣 保持電路。現(xiàn)將描述N/2鏈中的單獨(dú)一個(gè)。應(yīng)理解，其它N/2-l鏈以類似方式工作。第一鏈包括運(yùn)放1090。 N/2鏈包括運(yùn)放1092。通過(guò)使用"乒"與"乓"開(kāi)關(guān)電容電路把包括第二采樣器及第三采樣器的開(kāi)關(guān)電容電路配置為雙采樣模 式。兩個(gè)充電電容Cping及Cpong相當(dāng)于前述乒與乓開(kāi)關(guān)電容電路。乒與乓充 電電容Cping及Cpong通過(guò)開(kāi)關(guān)1023及1024在運(yùn)放1090的作為虛地的輸入 端節(jié)點(diǎn)處連接在一起。如前述圖5所述的雙采樣說(shuō)明，兩個(gè)充電電容Cping或 Cpang中的一個(gè)處于充電(采樣)時(shí)另一個(gè)處于放電(估值)。因此，在乒及 乓兩個(gè)充電相位中有效地使用運(yùn)放1090。通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)pi—s<i>、 ple<i>、 pl_h<i>、 pl<l>、 p2—s<i>、 p2e<i>、 p2—h<i>、 p24〉來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)電容電路的充電(采 樣)與放電(估值)相位進(jìn)行控制。對(duì)于i二l，控制時(shí)鐘信號(hào)pl一s〈l〉驅(qū)動(dòng)開(kāi) 關(guān)IOII， pleO驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)1013、 1024、 1031、 1033， pi—hO驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)1022、 plO驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)1041、 1043， p2—s〈l〉驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)1012、 p2eO驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)1023、 1014、 1032、 1034， p2JiO驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)1021，以及p20驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)1042與1044。圖10A的采樣保持電路中亦包括反饋電路。運(yùn)放1090的反饋電路包括開(kāi) 關(guān)電容電路，所述幵關(guān)電容電路含有類似的充電電容Cping'及Cpong'。充電電 容可與前述充電電容Cping及Cpong不同?？梢郧笆鲱愃坪x來(lái)使用節(jié)點(diǎn) ncmin、 vcmin'及vcmout。作為示例，圖10A的雙采樣、子采樣的采樣保持電路的工作如下，其中， N = 8。由時(shí)鐘信號(hào)Fs控制，通過(guò)第一采樣器以速率Fs生成第一樣本。每1/Fs 生成這些樣本。由第二采樣器以速率Fs/N生成第二樣本。對(duì)于N = 8，需要4 +運(yùn)放，并且時(shí)向^錯(cuò)ADC的相關(guān)組僅需4個(gè)ADC。N二8的樣本生成后，該雙釆樣、子釆樣的采樣保持電路的第一鏈(與第一 ADC相應(yīng))處理來(lái)自第一采樣器的樣本1與5。雙采樣、子采樣的采樣保持電 路的第二鏈(與第二ADC相應(yīng))處理米自第一釆樣器的樣本2及6。雙釆樣、 子采樣的采樣保持電路的第三鏈(與第三ADC相應(yīng))處理來(lái)自第一采樣器的樣 本3與7。雙采樣、子采樣的采樣保持電路的第四鏈(與第四ADC相應(yīng))處理 來(lái)自第一采樣器的樣本4與8。圖IOA實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電容及時(shí)鐘方案包括雙采樣，并且相比于圖7實(shí)施例 提供的數(shù)個(gè)性能上的提高。圖IOA實(shí)施例提供了從輸入端轉(zhuǎn)移至輸出端的共模 信號(hào)減少。輸入可以參考不同于輸出端的電源。本實(shí)施例對(duì)于充電電容的寄生 電容較不敏感。采樣保持電路的輸出端僅包括子采樣信號(hào)，藉此來(lái)減少與高速 跟蹤信號(hào)相關(guān)聯(lián)的的非線性。圖10A的運(yùn)放1090所經(jīng)受的輸入信號(hào)擺幅比其 他實(shí)施例的緩沖器小得多，藉此使得精確度及線性的設(shè)計(jì)要求更易滿足。再者， 圖IOA的實(shí)施例包括雙采樣，因此從改進(jìn)的功耗中得益。圖10B及10C示出了圖10A電路的示范性時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)序圖。如圖10C所示，在時(shí)鐘Fs的下降沿1060之后(在時(shí)間t任意選擇)，子 采樣時(shí)鐘pleO的下降沿1062發(fā)生。時(shí)鐘pleO的占空比約為50%，并且與 開(kāi)關(guān)1013以及圖IOA所示的其它開(kāi)關(guān)連接(驅(qū)動(dòng))。生成另一時(shí)鐘pi—s<l> (圖10C)以使這一時(shí)鐘具有約等于1/N的低占空比。選擇這一占空比以使第 二子采樣采樣器中沒(méi)有兩個(gè)電容(或至多不超過(guò)兩個(gè)電容)在同一時(shí)間裝載第 一采樣器1000。由pl一sO驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)1011與由時(shí)鐘信號(hào)Fs控制的第一采樣 器開(kāi)關(guān)1000串聯(lián)。在時(shí)鐘發(fā)生器電路中，在pleO的下降沿1062之后，強(qiáng)制 pl一sO的下降沿1064發(fā)生。因此，由于由pleO采樣的開(kāi)關(guān)1013不具有信號(hào) 依賴電荷，所以不會(huì)導(dǎo)致信號(hào)依賴電荷注入，并且其關(guān)斷也不會(huì)導(dǎo)致信號(hào)依賴 電荷注入。根據(jù)第一采樣器1000的高速時(shí)鐘Fs的下降沿1060得到第一樣本。在時(shí)鐘 pleO下降沿1062處，第二子采樣采樣器的"乒"部分對(duì)(8個(gè)中的)第-一樣 本采樣。相應(yīng)的時(shí)鐘pl—sO的占空比為1/N，保證了當(dāng)?shù)诙硬蓸硬蓸悠鞯钠?br> 鄔分執(zhí)衧粟樣時(shí)，左孑菜禪第二菜櫸罌的紐+沒(méi)有萁它采樣器裝載第一采樣器1000。該估值相位由與ple〈l〉及p1—h〈l〉互補(bǔ)的時(shí)鐘信號(hào)p2eO及p2jKl〉控 制。第三采樣器執(zhí)行估值。在估值相位期間，將第一樣本轉(zhuǎn)移至圖IOA的采樣 保持電路的輸出端。這是通過(guò)以時(shí)鐘信號(hào)p2e〈〉來(lái)接通開(kāi)關(guān)1023然后以時(shí)鐘 信號(hào)p2JiO來(lái)接通開(kāi)關(guān)1021而達(dá)到的。該兩個(gè)操作系通過(guò)p2eO的上升沿 1066及p2一hO的上升沿1068達(dá)到的。根據(jù)第一采樣器1000的高速時(shí)鐘Fs的下降沿1070得到第五樣本。在時(shí)鐘 p2e〈l〉下降沿1072處，由第二子采樣釆樣器的"乓"部分對(duì)(8個(gè)中的)第五 樣本采樣。相應(yīng)的時(shí)鐘p2—8<1>的占空比為1/N,保證了當(dāng)該第二子采樣采樣 器的乒部分執(zhí)行采樣時(shí)，在子采樣的第二采樣器組中沒(méi)有其它采樣器裝載第一 采樣器1000。由p2一sO驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)1012與由時(shí)鐘信號(hào)Fs控制的第一采樣器 開(kāi)關(guān)1000串聯(lián)。在時(shí)鐘發(fā)生器電路中，在p2eO的下降沿1072之后強(qiáng)制發(fā)生 p2—8<1>的下降沿1074。估值相位由與p2eO及p2JiO互補(bǔ)的時(shí)鐘信號(hào) pleO及pl一hO控制。第三采樣器再次執(zhí)行估值。在估值相位期間，將第五 樣本轉(zhuǎn)移至圖10A采樣保持電路的輸出端。這通過(guò)以時(shí)鐘信號(hào)pleO來(lái)接通 開(kāi)關(guān)1024然后以時(shí)鐘信號(hào)p2lKl〉來(lái)接通開(kāi)關(guān)1022而達(dá)到。該兩個(gè)操作系通過(guò) pleO的上升沿1076及p1—JK1〉的上升沿1078達(dá)到的。與N=l的采樣保持電路的描述相類似，N=2、 3、 4的采樣保持電路執(zhí)行 類似的采樣與保持以生成(2, 6) 、 (3， 7)及(4， 8)樣本。即，N二2的采 樣保持電路生成8個(gè)樣本中的樣本2及6， N二3的采樣保持電路生成8個(gè)樣本 中的樣本3及7，以及N:4的采樣保持電路生成8個(gè)樣本中的樣本4及8。時(shí)鐘電路必須設(shè)計(jì)為生成如圖10B及10C所示的時(shí)鐘信號(hào)ple<l :4>、 p2e<l:4>、 pl—h<l:4>、 p2」<1:4>、 pi—s<l:4>、 p2s<l:4〉、 pl<l:4>、 p2<l :4>。除圖10C之外，圖10B示出了時(shí)鐘信號(hào)pKl〉及p20。應(yīng)理解這些時(shí)鐘信 號(hào)是示范性的。這些時(shí)鐘信號(hào)plO及p20用于驅(qū)動(dòng)如圖10A所示的運(yùn)放1090 的反饋電路的一個(gè)實(shí)施例的開(kāi)關(guān)。如圖10B所示，時(shí)鐘信號(hào)pleO及p2e〈l〉并 不交疊，并且時(shí)鐘信號(hào)plO及p20并不交疊。時(shí)鐘信號(hào)pKl〉相對(duì)于ple<l> 稍許延遲。時(shí)鐘信號(hào)p24〉相對(duì)于p2eO稍許延遲。
圖U示出了圖7的與時(shí)間交錯(cuò)ADC連接的采樣架構(gòu)。本實(shí)施例包括N個(gè) 與N個(gè)采樣電路的運(yùn)放相應(yīng)的ADC。圖12示出了與時(shí)間交錯(cuò)ADC連接的子采樣采樣保持電路，它包括在圖8 的相反相位進(jìn)行釆樣。圖13示出了與時(shí)間交錯(cuò)ADC連接的、提供圖9的采樣保持架構(gòu)內(nèi)運(yùn)放的 虛地的子采樣采樣保持架構(gòu)。圖14示出了與時(shí)間交錯(cuò)A D C連接的、與圖9的高速開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接的雙采 樣、子采樣采樣保持電路架構(gòu)。圖15示出了與以太網(wǎng)連接的裝置，其可包括采樣保持以及模數(shù)轉(zhuǎn)換的實(shí) 施例。以太網(wǎng)收發(fā)機(jī)可利用高速時(shí)間交錯(cuò)ADC1540，如用于接收模擬信號(hào)所述， 并且相反地，用作生成模擬信號(hào)的DAC。該以太網(wǎng)收發(fā)機(jī)可包括在服務(wù)器1510、 開(kāi)關(guān)1520或存儲(chǔ)裝置1530之內(nèi)。明確地，其它類型的裝置亦可使用以太網(wǎng)收 發(fā)機(jī)。盡管已描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于如此描述之部件的 特定形式或布置。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)所限定。
權(quán)利要求
1、一種采樣電路，包括第一采樣器，其以速率Fs接收模擬信號(hào)并且生成第一樣本；N個(gè)第二采樣器，第i個(gè)第二采樣器以速率Fs/N從所述第一樣本生成第二子樣本并且具有約(360/N)*(i-1)度的相位，其中i從1變化至N；N個(gè)第三采樣器，第i個(gè)第三采樣器以速率Fs/N從所述第二子樣本生成第三子樣本并且具有約((360/N)*(i-1)+180)度的相位。
2、 如權(quán)利要求1所述的采樣電路，其特征在于，任何時(shí)間點(diǎn)上所述N 個(gè)第二采樣器中最多有一個(gè)采樣器跟蹤所述第一采樣器的輸出，并且 所述N個(gè)第二采樣器中的每一個(gè)在某些時(shí)間點(diǎn)上跟蹤所述第一采樣 器的輸出。
3、 如權(quán)利要求1所述的采樣電路，其特征在于，在任何時(shí)間點(diǎn)上所述N 個(gè)第二采樣器中最多有兩個(gè)采樣器跟蹤所述第一采樣器的輸出，并且 所述N個(gè)第二采樣器中的每一個(gè)在某些時(shí)間點(diǎn)上跟蹤所述第一采樣 器的輸出。
4、 如權(quán)利要求1所述的采樣電路，進(jìn)一步包括發(fā)生于所述第一釆樣器輸 出的保持期間的所述第二采樣器的跟蹤至保持的轉(zhuǎn)換。
5、 如權(quán)利要求1所述的采樣電路，其特征在于，所述第二子樣本與所述 第三子樣本為時(shí)間交錯(cuò)的。
6、 如權(quán)利要求l所述的采樣電路，進(jìn)一步包括，通過(guò)在Fs時(shí)鐘信號(hào)的 一個(gè)相位期間跟蹤所述模擬信號(hào)，并且在所述Fs時(shí)鐘信號(hào)的另一相 位期間保持所述第一采樣器的輸出而生成所述第一樣本。
7、 如權(quán)利要求6所述的采樣電路，進(jìn)一步包括，通過(guò)在Fs/N時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)相位期間跟蹤所述第一采樣器的輸出信號(hào)，并且在所述Fs/N 時(shí)鐘信號(hào)的另 - 相位期間保持所述第二采樣器的輸出信號(hào)而生成所述第::子樣本。
8、 如權(quán)利要求1所述的采樣電路，其特征在于，所述第一采樣器包括開(kāi) 關(guān)，當(dāng)所述開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，所述開(kāi)關(guān)的電阻維持為基本恒定，并且所述 開(kāi)關(guān)接收所述模擬信號(hào)的全信號(hào)擺幅。
9、 如權(quán)利要求8所述的釆樣電路，其特征在于，通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)的 時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的電路將所述開(kāi)關(guān)的電阻維持為基本恒定，藉此 來(lái)維持所述開(kāi)關(guān)內(nèi)晶體管的基本恒定的柵源電壓。
10、 如權(quán)利要求6所述的采樣電路，其特征在于，所述Fs時(shí)鐘信號(hào)在跟 蹤期間驅(qū)動(dòng)跟蹤/保持開(kāi)關(guān)閉合，并且所述Fs時(shí)鐘信號(hào)在保持期間驅(qū) 動(dòng)所述跟蹤/保持開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
11、 如權(quán)利要求1所述的采樣電路，其特征在于，所述第二采樣器及所述 第三采樣器包括開(kāi)關(guān)電容電路。
12、 如權(quán)利要求ll所述的采樣電路，其特征在于，所述第二采樣器及所 述第三采樣器包括開(kāi)關(guān)，并且所述開(kāi)關(guān)與所述開(kāi)關(guān)電容電路內(nèi)的相應(yīng) 電容連接。
13、 如權(quán)利要求11所述的采樣電路，進(jìn)一步包括運(yùn)放，運(yùn)放與各所述第 三采樣器相對(duì)應(yīng)并且從各所述第三采樣器接收信號(hào)。
14、 如權(quán)利要求13所述的采樣電路，進(jìn)一步包括從所述運(yùn)放的輸出端至 所述運(yùn)放的輸入端的反饋。
15、 如權(quán)利要求13所述的采樣電路，其特征在于，第i個(gè)運(yùn)放從所述第 i個(gè)第三采樣器接收信號(hào)，形成總共N個(gè)運(yùn)放。
16、 如權(quán)利要求13所述的采樣電路，其特征在于，各運(yùn)放從所述第三采 樣器中的兩個(gè)接收信號(hào)，其中所述兩個(gè)第三采樣器的時(shí)鐘信號(hào)為大致 異相，形成總共N/2個(gè)運(yùn)放。
17、 如權(quán)利要求11所述的采樣電路，其特征在于，各所述第二采樣器包 括在Fs/N采樣時(shí)鐘的第一相位期間充電的電容，并且所述第三采樣 器在所述Fs,/N采樣時(shí)鐘的第二相位期間將所述電容的電荷轉(zhuǎn)移至處 理電路。
18、 一種信號(hào)采樣的方法，包括以速率Fs接收模擬信號(hào)并且生成所述信號(hào)的第一樣本；以速率Fs/N從所述第一樣本生成第二樣本，所述第二樣本具有 約(360/N"(i-l)度的相對(duì)相位，其中i從1變化至N;以速率Fs/N從所述第二樣本生成第三樣本，并且具有約 ((360/N"(i-1)+180)度的相對(duì)相位。
19、 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，由第二采樣器生成所述第 二樣本，由第一采樣器生成所述第一樣本，并且在任何時(shí)間點(diǎn)上所述 N個(gè)第二采樣器中最多有一個(gè)采樣器跟蹤所述第一采樣器的輸出，并 且所述N個(gè)第二采樣器中的每一個(gè)在某些時(shí)間點(diǎn)上跟蹤所述第一采 樣器的輸出。
20、 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，由第二采樣器生成所述第 二樣本，由第一采樣器生成所述第一樣本，并且在任何時(shí)間點(diǎn)上所述 N個(gè)第二采樣器中最多有兩個(gè)采樣器跟蹤所述第一采樣器的輸出，并 且所述N個(gè)第二采樣器中的每一個(gè)在某些時(shí)間點(diǎn)上跟蹤所述第一采 樣器的輸出。
21、 如權(quán)利要求18所述的采樣方法，其特征在于，所述第二樣本及所述 第三樣本為時(shí)間交錯(cuò)的。
22、 如權(quán)利要求18所述的采樣方法，其特征在于，通過(guò)在Fs時(shí)鐘信號(hào)的-個(gè)相位期間跟蹤所述模擬信號(hào)，并且在所述Fs時(shí)鐘信號(hào)的另一相 位期間保持第一采樣器的輸出而生成所述第一樣本。
23、 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，由第二采樣器生成所述第 二樣本，由第 一采樣器生成所述第一樣本，進(jìn) 一步包括發(fā)生于所述第 -采樣器輸出的保持期間的所述第二采樣器的跟蹤至保持的轉(zhuǎn)換。
24、 如權(quán)利要求18所述的采樣方法，其特征在于，由開(kāi)關(guān)電容電路生成 所述第二樣本及所述第三樣本。
25、 如權(quán)利要求18所述的采樣方法，其特征在于，由第三采樣器生成所 述第三樣本，并且運(yùn)放接收來(lái)自各第三采樣器的信號(hào)。
26、 如權(quán)利要求25所述的采樣方法，進(jìn)一步包括從所述運(yùn)放的輸出端至所述運(yùn)放的輸入端的反饋。
27、 如權(quán)利要求26所述的采樣方法，進(jìn)一步包括，各運(yùn)放從兩個(gè)第三采 樣器接收信號(hào)，其中，由大致異相的時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)所述兩個(gè)第三采樣 器，形成總共:V2個(gè)運(yùn)放。
28、 如權(quán)利要求26所述的采樣方法，其特征在于，各所述第二采樣器包 括在Fs/N采樣時(shí)鐘的第一相位期間充電的電容，并且所述第三采樣 器在所述Fs/N采樣時(shí)鐘的第二相位期間將所述第二采樣器的電荷轉(zhuǎn) 移至處理電路。
29、 一種信號(hào)采樣的方法，包括第-一采樣器以速率Fs接收模擬信號(hào)并且生成第一樣本； 第二采樣器以速率Fs/N從所述第一樣本生成第二子樣本并且具有約(360/N)氣i-l)度的相對(duì)相位，其中i從1變化至N;及其中，在任何時(shí)間點(diǎn)上最多有兩個(gè)第二采樣器跟蹤所述第-一采樣器的輸出。
30、 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，在任何時(shí)間點(diǎn)上所述N個(gè) 第二采樣器中最多有一個(gè)跟蹤所述第一采樣器的輸出。
31、 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述N個(gè)第二采樣器中的 每一個(gè)在某些時(shí)間點(diǎn)上跟蹤所述第--采樣器的輸出。
32、 如權(quán)利要求29所述的方法，進(jìn)一步包括第二采樣器的緩沖輸出，所 述已緩沖輸出驅(qū)動(dòng)多個(gè)時(shí)間交錯(cuò)ADC中的相應(yīng)ADC。
33、 如權(quán)利要求29所述的采樣方法，其特征在于，通過(guò)在Fs時(shí)鐘信號(hào)的 --個(gè)相位期間跟蹤所述模擬信號(hào)，并且在所述Fs時(shí)鐘信號(hào)的另一相 位期間保持所述第-一采樣器的輸出而生成所述第一樣本。
34、 如權(quán)利要求29所述的采樣方法，其特征在于，由開(kāi)關(guān)電容電路生成 所述第二樣本。
35、 如權(quán)利要求29所述的采樣方法，進(jìn)一步包括通過(guò)在Fs/N時(shí)鐘信號(hào)的-個(gè)相位期間跟蹤所述第一采樣器的輸出信號(hào)，并且在所述Fs/N時(shí) 鐘信號(hào)的另- 相位期間保持所述第二采樣器的輸出而生成所述第二 子樣本。
36、 如權(quán)利要求29所述的采樣方法，其特征在于，所述第二子樣本的跟 蹤至保持的轉(zhuǎn)換在保持所述第一采樣器輸出的期間發(fā)生。
37、 如權(quán)利要求29所述的釆樣方法，其特征在于，所述第一采樣器包括 開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，所述開(kāi)關(guān)的電阻維持為基本恒定，并且所 述開(kāi)關(guān)接收所述模擬信號(hào)的全信號(hào)擺幅。
38、 如權(quán)利要求37所述的采樣方法，其特征在于，通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān) 的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的電路將所述開(kāi)關(guān)的電阻維持為基本恒定，藉此 來(lái)維持所述開(kāi)關(guān)內(nèi)晶體管的基本恒定的柵源電壓。
39、 一種高速交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，包括以速率Fs接收模擬信號(hào)并且生成所述信號(hào)的第一樣本； 以速率Fs/N從所述第一樣本生成第二樣本，所述第二樣本具有 約(360/N)氣i-l)度的相對(duì)相位，其中i從1變化至N;以速率Fs/N從所述第二樣本生成第三樣本，并且具有約 ((360/N)，4)+180)度的相對(duì)相位； 處理所述第三樣本；及相應(yīng)的時(shí)間交錯(cuò)ADC接收所述經(jīng)處理的第三樣本。
40、 如權(quán)利要求39的方法，其特征在于，由第二采樣器生成所述第二樣 本，由第一采樣器生成所述第一樣本，并且在任何時(shí)間點(diǎn)上所述N個(gè) 第二采樣器中最多有一個(gè)跟蹤所述第一采樣器的輸出，并且所述N 個(gè)第二采樣器中的每一個(gè)在某些時(shí)間點(diǎn)上跟蹤所述第一采樣器的輸 出。
41、 如權(quán)利要求39的方法，其特征在于，由第二采樣器生成所述第二樣 本，由第--采樣器生成所述第一樣本，并且在任何時(shí)間點(diǎn)上所述N個(gè) 第二采樣器中最多有兩個(gè)跟蹤所述第 一采樣器的輸出，并且所述N個(gè)第二采樣器中的每 一 個(gè)在某些時(shí)間點(diǎn)上跟蹤所述第 一 采樣器的輸出。
42、 如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，由第二采樣器生成所述第 二樣本，由第一采樣器生成所述第一樣本，進(jìn)一步包括發(fā)生于所述第 一釆樣器輸出的保持期間的所述第二采樣器的跟蹤至保持的轉(zhuǎn)換。
43、 如權(quán)利要求39所述的交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，處理所述第 三樣本包括在相應(yīng)ADC接收所述第三樣本之前緩沖所述第三樣本。
44、 如權(quán)利要求43所述的交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述緩沖包 括帶反饋的運(yùn)放，所述反饋包括開(kāi)關(guān)電容電路。
45、 如權(quán)利要求39所述的交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，通過(guò)在Fs 時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)相位期間跟蹤所述模擬信號(hào)，并且在所述Fs時(shí)鐘信 號(hào)的另一相位期間保持所述模擬信號(hào)而生成所述第一樣本。
46、 如權(quán)利要求39所述的交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，由第二采樣 器生成所述第二樣本且由第三采樣器生成所述第三樣本，并且所述第 二及第三采樣器包括開(kāi)關(guān)電容電路。
47、 如權(quán)利要求39聽(tīng)述的交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，由第三采樣 器生成所述第三樣本，并且運(yùn)放接收所述第三樣本。
48、 如權(quán)利要求47所述的交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，進(jìn)一步包括從所述運(yùn)放的 輸出端至所述運(yùn)放的輸入端的反饋。
49、 如權(quán)利要求47所述的交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，在第i個(gè)的 Fs/N頻率時(shí)鐘的on相位周期期間，第i個(gè)運(yùn)放從第i個(gè)所述第三采 樣器接收信號(hào)，形成總共N個(gè)運(yùn)放。
50、 如權(quán)利要求47所述的交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，進(jìn)一步包括，各運(yùn)放從兩 個(gè)第三采樣器接收信號(hào)，其中，由大致異相的時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)所述兩個(gè) 第三采樣器，形成總共N/2個(gè)運(yùn)放以及N/2個(gè)ADC。
51、 如權(quán)利要求46所述的交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，各所述第二 采樣器包括在Fs./N采樣時(shí)鐘的第一相位期間充電的電容，并且所述 第三采樣器在所述Fs/N采樣時(shí)鐘的第二相位期間將所述第二采樣器 的電荷轉(zhuǎn)移至處理電路。
52、 -種高速交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，包括第'采樣器以速率Fs接收模擬信號(hào)并且生成所述信號(hào)的第一樣 本；第二釆樣器以速率Fs/N從所述第一樣本生成第二樣本，所述第 二樣本具有約(360/N"(i-l)度的相對(duì)相位，其中i從1變化至N;其中，在任何時(shí)間點(diǎn)上最多有兩個(gè)第二釆樣器跟蹤所述第一采 樣器的輸出；處理所述第二樣本；及相應(yīng)的時(shí)間交錯(cuò)ADC接收所述經(jīng)處理的第二樣本。 53、一種包括高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路的以太網(wǎng)收發(fā)機(jī)，所述ADC電 路包括第一采樣器，其以速率Fs接收模擬信號(hào)并且生成所述信號(hào)的第--樣本；第二采樣器，其以速率Fs/N從所述第一樣本生成第二樣本，所 述第二樣本具有約(360/N"(i-l)度的相對(duì)相位，其中i從1變化至N;第三采樣器，其以速率Fs/N從所述第二樣本生成第三樣本，并 且具有約((360/N)*(i-l)+180)度的相對(duì)相位；處理所述第三樣本的裝置；及相應(yīng)的時(shí)間交錯(cuò)ADC接收所述經(jīng)處理的第二樣本。
全文摘要
揭露了一種高速采樣系統(tǒng)及模數(shù)轉(zhuǎn)換器。信號(hào)采樣方法的一個(gè)實(shí)施例包括以速率Fs接收模擬信號(hào)并且生成所述信號(hào)的第一樣本，并且以速率Fs/N從所述第一樣本生成第二子樣本，并且具有約(360/N)*(i-1)度的相對(duì)相位，其中i從1變化至N。在第一實(shí)施例中，在任何時(shí)間點(diǎn)上最多有兩個(gè)第二采樣器跟蹤所述第一采樣器的輸出。在第二實(shí)施例中，在任何時(shí)間點(diǎn)上N個(gè)第二子采樣器中僅有一個(gè)跟蹤所述第一果樣器的輸出。第三實(shí)施例進(jìn)一步包括以速率Fs/N從所述第二樣本生成第三樣本，并且相對(duì)相位為約((360/N)*(i-1)+180)度，其中i從1變化至N。一種交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法包括接收所述第三樣本的相應(yīng)時(shí)間交錯(cuò)ADC。
文檔編號(hào)H03M1/00GK101164237SQ200680007612
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月12日
發(fā)明者奧利斯特·扎布羅多, 桑迪普·庫(kù)馬·格普特 申請(qǐng)人:特耐極銳公司