[發明專利]模數轉換器中的電氣噪聲降低

有效

• 申請號: 201710812348.4
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107809246B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: A·班德約帕得哈
• 申請（專利權）人: 美國亞德諾半導體公司
• 主分類號: H03M1/08
• 分類號: H03M1/08;H03M1/46
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 周陽君

本發明涉及模數轉換器中的電氣噪聲降低。可提供系統和方法以用于：在過采樣的SAR ADC中采樣殘留誤差、帶通濾波采樣的殘留誤差、和提供帶通濾波的信號至DAC的輸入，例如以提供SAR ADC的帶通濾波的輸出。SAR ADC的帶通濾波的輸出可具有降低的電氣噪聲。

技術領域

本公開涉及在逐次求近寄存器(SAR)模數轉換器(ADC)中濾波電子噪聲的系統和方法。

背景技術

某些逐次求近寄存器(SAR)模數轉換器(ADC)包括數字濾波器，例如輸出處的帶通濾波器，以改善SAR ADC的性能。

發明內容

在某些系統中，帶通轉換器可包括有源濾波器，例如包括運算放大器的濾波器。在低壓帶通轉換器中，包括可操作放大器的有源濾波器可能是不切實際的，因為在低電壓下的余量減少和功率消耗增加。另外，包括低電壓系統中的運算放大器的帶通轉換器可能在制造期間遭受不期望的工藝變化。本發明人尤其認識到：可以提供帶通SAR ADC轉換器，例如通過模擬輸入信號的N位數字轉換后的SAR ADC中的過采樣和濾波殘留誤差。采樣和濾波的殘留誤差可以在下一個N位數字轉換期間提供，例如提供帶通整形的SAR ADC。

在一方面，本公開可表征帶通整形具有比較器、數模轉換器(DAC)電路和邏輯電路的逐次求近寄存器(SAR)模數轉換器(ADC)電路的噪聲的方法。該方法可包括通過DAC電路對模擬輸入信號進行采樣，并與比較器和邏輯電路合作執行DAC的至少一個位試驗，例如以將采樣的模擬輸入信號轉換為數字信號，并且從而使DAC在位-試驗狀態。該方法還包括在位-試驗狀態期間采樣DAC的滯留誤差。該方法還包括使用帶通濾波器濾波所述采樣的殘留誤差。該方法還包括提供所述帶通濾波器的輸出信號作為反饋信號。該方法還包括將所述帶通濾波器的輸出信號作為反饋信號添加到DAC。該方法還包括從DAC提供的參考電壓中減去所述帶通濾波器的輸出信號。帶通濾波器可以是無源濾波器，被構造為在位-試驗狀態期間采樣DAC的殘留誤差。帶通濾波器可以是開關的電容器濾波器，被構造為在DAC電路的位試驗周期期間在至少一個電容元件上存儲電荷，并且向或從所述至少一個電容元件轉移電荷，同時DAC在位-試驗狀態。該方法還包括將所述輸出信號對應的電荷轉移到電容式存儲元件上，同時DAC在位-試驗狀態。該方法還包括在DAC的位試驗期間將電容式存儲元件的端子連接到DAC或參考。在位-試驗狀態期間采樣DAC的殘留誤差可包括在DAC電路的一個位試驗周期期間采樣殘留誤差。該方法還包括：將采樣的殘留誤差轉換為數字信號，使用數字帶通濾波器濾波數字信號，將濾波的數字信號轉換為模擬信號，和提供所述模擬信號作為反饋信號。該方法還包括通過SAR ADC的一個或多個時鐘周期延遲提供帶通濾波器的輸出信號作為反饋信號。

在一方面，本公開可表征過采樣的逐次求近寄存器(SAR)模數轉換器(ADC)電路。過采樣的SAR ADC電路可包括數模轉換器(DAC)電路，被構造為對模擬輸入信號進行采樣，并與比較器和邏輯電路合作執行DAC的至少一個位試驗，例如以將采樣的模擬輸入信號轉換為數字信號，并且從而使DAC在位-試驗狀態。過采樣的SAR ADC電路還可包括帶通濾波器，被構造為在位-試驗狀態期間采樣DAC的滯留誤差，并且提供所述濾波的輸出信號作為反饋信號至比較器。帶通濾波器可被構造為將輸出信號作為反饋信號添加到DAC中，或從SAR ADC電路的參考電壓中減去帶通濾波器的輸出信號。帶通濾波器順序或系數可以是可編程的。帶通濾波器可以是無源濾波器，被構造為在位-試驗狀態期間采樣DAC的殘留誤差。帶通濾波器可以是開關的電容器濾波器，被構造為在DAC電路的位試驗周期期間在電容元件上存儲電荷，并且向或從電容元件轉移電荷，同時DAC在位-試驗狀態。過采樣的SAR ADC電路還可包括電容式存儲元件，被構造為接收和存儲對應于濾波的輸出信號的電荷，同時DAC在位-試驗狀態。電容式存儲元件可被構造為在DAC的位試驗期間將與存儲的電荷相對應的電壓提供給DAC。帶通濾波器可被構造為在DAC電路的一個位試驗周期期間采樣殘留誤差。過采樣的SAR ADC電路還可包括：ADC電路，被構造為將采樣的殘留誤差轉換為數字信號；帶通濾波器，被構造為濾波數字信號；和數模轉換器(DAC)，被構造為將濾波的數字信號轉換為模擬信號，并且提供模擬信號作為反饋信號。