[發明專利]一種電荷重分配數模轉化器和逐次逼近型模數轉化器

有效

• 申請號: 201710307685.8
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107222214B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 葛彬杰;馮曉星;李琰;俞航
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H03M1/46
• 分類號: H03M1/46;H03M1/66
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 高占元

本發明公開了一種電荷重分配數模轉化器和逐次逼近型模數轉化器。所述數模轉化器包括：多位數模轉化電路，每位所述數模轉化電路包括：第一單調切換電路和第二單調切換電路。本發明通過在每次數模轉化器完成轉換時，第一單調切換電路單調減小的幅度與第二單調切換電路單調增加的幅度相同，或者，第一單調切換電路單調增加的幅度與第二單調切換電路單調減小的幅度相同，這樣第一單調切換電路和第二單調切換電路增加和減小的幅度相互抵消，實現了穩定共模電壓的目的，同時，該數模轉化器在不額外增加電路模塊的前提下，僅通過改變原有開關的切換方式，可以達到使數模轉換器輸出共模電壓始終穩定的效果，電路成本低、可靠性高。

技術領域

本發明涉及數模轉化器技術領域，特別涉及一種具有共模電壓穩定功能的電荷重分配數模轉化器。

背景技術

電荷重分配型數模轉換器常見的結構由基于共模切換的數模轉換器(Vcm-Basedswitching)和單調切換型數模轉換器(monotonicswitching)。前者的輸出電壓基于共模電壓對稱，因此不存在比較器的動態直流失調；但是該結構相對后者需要多一個共模參考電壓，本身需要較大的直流功耗，且共模電平處于VDD/2，使得開關的導通電阻較大，不利于高速應用，且數模轉換器的控制開關比較復雜。后者具有電路簡單的優勢，但是由于數模轉換器的輸出向電源或者地電位單調變化，因此數模轉換器的輸出共模電壓會一直降低或者升高，這使得DAC后面的比較器存在動態的直流失調。

針對單調切換型數模轉換器中存在共模電壓變化問題，主要有兩種解決方案。第一種是在數模轉換器中額外增加一個補償電容陣列，使數模轉換器的差分輸出端同時抬升一個電壓值以補償共模電壓的變化。該方案有個顯著的缺點，那就是電容補償陣列會改變原有數模轉換器的電容比例，導致整個逐次逼近數模轉換器的反饋系數改變。第二種辦法就是將原有的單調切換型數模轉換器的其中某一位或幾位(一般為次高位)的單調變化方向，以此來補償共模電壓的改變，該辦法不會改變原有數模轉換器的電容比例，但是數模轉換器的輸出共模電壓仍然存變化。

發明內容

為了解決現有電荷重分配型數模轉換器中的共模電壓變動的問題，本發明實施例提供了一種電荷重分配數模轉化器和逐次逼近型模數轉化器。所述技術方案如下：

一方面，本發明實施例提供了一種電荷重分配數模轉化器，包括：多位數模轉化電路，每位所述數模轉化電路包括：用于控制所述數模轉化電路輸出電壓單調減小或增加的第一單調切換電路和用于控制所述數模轉化電路輸出電壓單調增加或減小的第二單調切換電路，

所述第一單調切換電路單調減小的幅度與所述第二單調切換電路單調增加的幅度相同，或者，所述第一單調切換電路單調增加的幅度與所述第二單調切換電路單調減小的幅度相同。

在本發明實施例上述的電荷重分配數模轉化器中，所述第一單調切換電路包括：第一電容、第二電容、第一電容開關、第二電容開關；所述第一電容的上級板分別與比較器的第一輸入端和與第一差分輸入信號連接的第一輸入采樣開關連接，所述第一電容的下級板與所述第一電容開關連接；所述第二電容的上級板分別與比較器的第二輸入端和與第二差分輸入信號連接的第二輸入采樣開關連接，所述第二電容的下級板與所述第二電容開關連接；

所述第二單調切換電路包括：第三電容、第四電容、第三電容開關、第四電容開關，所述第三電容的上級板分別與比較器的第一輸入端和第一輸入采樣開關連接，所述第三電容的下級板與所述第三電容開關連接；所述第四電容的上級板分別與比較器的第二輸入端和第二輸入采樣開關連接，所述第四電容的下級板與所述第四電容開關連接；

比較器的輸出端與控制電路連接，控制電路還分別與第一電容開關、第二電容開關、第三電容開關、第四電容開關連接；