[發明專利]帶比較器失調校正的六位異步逐次逼近模數轉換器

有效

• 申請號: 201410515545.6
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104242942B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 韓雪;魏琦;楊華中;汪蕙
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H03M1/38
• 分類號: H03M1/38
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別涉及一種帶比較器失調校正的六位異步逐次逼近模數轉換器。

背景技術

隨著工藝的進步，集成電路的特征尺寸越來越小，對模擬電路的設計帶來了很大挑戰，但對數字電路的性能提高卻大有裨益。對比于不同結構的模數轉換器，逐次逼近模數轉換器主要由數字模塊組成，因此更適合工藝遷移，這也使得其在無線傳感網的射頻前端接收機等要求高速低功耗的領域應用廣泛。

高速逐次逼近模數轉換器的一種實現方式是基于電容型數模轉換器的異步逐次逼近模數轉換器，該結構中一次完整轉換的時間包括：采樣保持電路的采樣時間、電容型數模轉換器電荷重分配的時間、比較器的比較時間以及數字控制邏輯的時間。

高速逐次逼近模數轉換器的另一種實現方式是基于電阻型數模轉換器的異步逐次逼近模數轉換器，在該方案中，通過將電阻型數模轉換器產生的基準電壓傳輸給比較器的輸入端，節省了電容型數模轉換器電荷重分配的時間，進而減小了整體轉換時間，提高轉換速度。而為了進一步提高速度，一種有效的辦法就是對基于電阻型數模轉換器的異步逐次逼近模數轉換器進行改進，增加每級輸出數據位數；而此時，一級需要多個比較器，而同級不同比較器之間的失調會對電路性能有很大影響，因此需要對比較器進行校正。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種帶比較器失調校正的六位異步逐次逼近模數轉換器，其通過每級輸出多比特位數，提高轉換速度，另外，對比較器進行失調校正，可實現良好的性能。

為達到上述目的，本發明的實施例提出了一種帶比較器失調校正的六位異步逐次逼近模數轉換器，包括：采樣保持電路，所述采樣保持電路用于對外部輸入信號進行采樣，并輸出所述外部輸入信號的采樣值；數模轉換器，所述數模轉換器用于產生基準電壓；選通開關，所述選通開關分別與所述采樣保持電路和所述數模轉換器相連，以在校正階段和數據轉換階段對所述采樣值和所述基準電壓進行選通；比較器模塊，所述比較器模塊包括第一級比較器子模塊和第二級比較器子模塊，所述第一級比較器子模塊用于根據所述選通開關輸出的采樣值和對應的基準電壓生成第一級比較器輸出數據，所述第二級比較器子模塊用于根據控制信號、所述選通開關輸出的對應的基準電壓和所述采樣值生成第二級比較器輸出數據；輸出數據譯碼模塊，所述輸出數據譯碼模塊與所述比較器模塊相連，用于對所述第一級比較器輸出數據和第二級比較器輸出數據進行譯碼，以得到第一級輸出數據和第二級輸出數據；以及異步數字控制邏輯電路，所述異步數字控制邏輯電路用于根據所述第一級比較器輸出數據生成所述控制信號。

根據本發明實施例提出的帶比較器失調校正的六位異步逐次逼近模數轉換器，通過對外部輸入信號進行采樣，并輸出外部輸入信號的采樣值，從而根據采樣值和對應的基準電壓生成第一級輸出數據，并且根據由第一級比較器輸出數據生成的控制信號、對應的基準電壓和采樣值生成第二級輸出數據。換言之，該轉換器通過增加每級輸出數據位數，從而減小轉換時間，提高轉換速度；另外，其通過對每級的比較器進行失調校正，保證在提高轉換速度的同時，實現良好的性能。

另外，根據本發明上述實施例的帶比較器失調校正的六位異步逐次逼近模數轉換器還可以具有如下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述輸出數據譯碼模塊包括第一輸出模塊和第二輸出模塊，所述第一輸出模塊設置在所述異步數字控制邏輯電路和所述第一級比較器子模塊的輸出端之間，所述第二輸出模塊與所述第二級比較器子模塊的輸出端相連。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述第一級比較器子模塊和第二級比較器子模塊均可以包括7個比較器。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述比較器可以為帶失調校準的四端動態比較器。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述數模轉換器可以為電阻型數模轉換器。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述第一級比較器子模塊由第一級時鐘信號觸發，所述第二級比較器子模塊由第二級時鐘信號觸發。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述第一級時鐘信號優先于所述第二級時鐘信號。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：