也是一個平常的工作日，和同事就PipelinedADC中的MDAC電路拉了幾句家常。他說：“你看，這個1.5bit結構的MDAC電路，一堆的開關加電容，看起來似乎很復雜，但如果推導出它的傳遞函數，會發現只是一條簡單的數學公式，其傳輸曲線也很簡潔明了。所以，很多電路本質上還是數學，只不過是用電路的形式實現而已?！?/p>

我覺得，這算是一個老工程人的中肯的見解，很是讓人信服（心里默默點個贊）。

圖1：MDAC原理框圖

MDAC 電路一般由開關電容電路來實現，和 S/H 類似，它在兩相非交疊時鐘 控制下工作，工作階段分為兩個階段：采樣階段和放大階段。

圖2給出了 1.5 位結構 MDAC的電路結構示意圖，其中電容 CS和 CF容值相同。時鐘 Φ1 和Φ2為兩相非交疊時鐘。

圖2：1.5bitMDAC電路結構

圖3：1.5位MDAC工作原理(a)采樣階段(b)放大階段

MDAC 電路工作過程如下：假定時鐘為高的時候有效。在采樣相，連接關系如圖3(a)。兩個電容對輸入信號 Vin進行采樣，運放此時處于復位狀態。采樣結束時刻，Vx節點存儲的總電荷量為：

在放大階段, 電路處于閉環狀態, 連接關系如圖3b所示。CS電容的一端接S0*Vref , 它的值可以為Vref、0、-Vref , 由本級sub-ADC輸出決定, 在放大相, 節點上的總電荷為：

根據電荷守恒，可得出MDAC的最終輸出為：

因為CS=CF,S0根據Sub-ADC結果不同可為+1、0、-1。因此上式可以寫成如下分段形式：

MDAC的輸出也稱為余量電壓。式(3)所示的余量會被傳輸到下一級流水線級進行繼續量化，直到最后一級的Flash級，完成所有的量化，輸出N位數字碼。從式(4)可以得到1.5位流水線級的傳輸曲線，如圖4所示。其中±VREF/4是sub-ADC中比較器陣列的參考電平，S0為-1、0、1分別對應著數字輸出00、01、10。有效位數為1位，另外一位為冗余位，和后級流水線級的數字輸出碼進行錯位相加，消除比較器的失調帶來的誤差。因此這樣的結構，被稱為1.5位流水線級結構。

圖4：1.5位MDAC傳輸曲線

審核編輯：黃飛