一种DCDC变换器中差分延迟线ADC的实现

　　摘要：文中介绍了一种无需外部时钟、可抵消部分工艺偏差的差分延迟线ADC，并对其建模。该ADC结构简单、控制信号在内部产生、转换速率快、功耗低，可应用在高频数字控制芯片中。在0.13μmCMOS工艺下仿真表明，在采样电压0.7～1.5V范围内，该ADC输出没有明显偏移，线性度良好。

　　关键词：DC/DC;延迟线ADC;DPWM

　　传统的DC/DC变换器一般采用模拟控制方式，它具有体积小，功耗低等优点，但易受噪声影响。而数字控制的DC/DC变换器对工艺参数和环境不敏感、控制算法可通过编程实现、易于集成，且能大大缩短产品的开发周期。

　　1 DC/DC变换器结构

　　数字控制器主要由模数转换器(ADC)、数字补偿器(Digital Compensator)和数字脉冲宽度调制器(DPWM)组成。一种常用的数字控制器如图1所示。主电路输出电压与基准电压经ADC进行比较并转换为相应的数字误差信号，数字补偿器则根据误差进行补偿得到给定数字信号。经DPWM转换成时间信号，控制主电路开关通断。

　　2 延迟线ADC

　　标准CMOS工艺下一个逻辑门延迟td与电源电压VDD叻有这样一个关系

　　其中，K是一个与器件和工艺有关的常数，Vth是MOS器件的阈值电压。当VDD大于Vth时，td可看作与VDD成反比。

　　延迟线ADC由延迟链、寄存器组和译码电路组成，结构如图2所示。一串延迟单元组成延迟链。一种可行的延迟单元的结构如图3所示。它由一个反相器与一个或非门级联得到。每个延迟单元都有一个输入端，一个复位端和一个输出端。

　　给定一个开始信号AD_Stan，经一定时间间隔后产生一个采样脉冲信号sample，作为D触发器的控制信号。在采样信号有效时对D触发器的输入信号进行锁存，将D触发器的输出信号送至译码电路得到最后的误差信号。图4是延迟线ADC的时序图，假设图2中n=8。在采样信号有效时，AD_Start信号正好传到第5个延迟单元，于是q1～q5输出为1，q6～q8输出为0。采样电压越大，延迟时间td越小，信号传播得越快，输出的温度计码中的1的个数越多。译码电路再将温度计码转换为所需要的二进制码。延迟线ADC即通过输入电源对延迟链供电，根据延迟链延迟时间的大小来确定输入的大小。