[發(fā)明專利]模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711282347.X
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN109905124B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐景;楊之陽
• 申請（專利權(quán)）人: 華大半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H03M1/06
• 分類號: H03M1/06
• 代理公司: 上海專尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31305
• 代理人: 張政權(quán);周承澤

1.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括：

串聯(lián)連接的X級子轉(zhuǎn)換器，至少部分所述子轉(zhuǎn)換器具有至少一冗余，X≥2；以及

運算單元，將所有所述子轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行迭代移位相加，前一子轉(zhuǎn)換器的輸出依次相對于后一子轉(zhuǎn)換器的輸出左移后相加，且左移的位數(shù)等于后一子轉(zhuǎn)換器的步數(shù)，以得到總輸出，其中，第y級所述子轉(zhuǎn)換器為Ny位My步，所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為N位M步，y取值1至X，則

在所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中，

其中，

S(j)為所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中第j步的權(quán)重，Sy(a_y)為第y級子轉(zhuǎn)換器中第a_y步的權(quán)重，所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中第j步對應(yīng)第y級子轉(zhuǎn)換器中第a_y步，第h級子轉(zhuǎn)換器為Nh位，y取值1至X，j取值1至M，所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為M步，

所述運算單元按照以下關(guān)系得到最終輸出Dout：

所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為M步，b[i]為第i位的輸出，S(i)為第i步的權(quán)重，S(M)為第M步的權(quán)重，S(0)表示等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的最低有效位，所有的所述子轉(zhuǎn)換器均為逐次逼近型轉(zhuǎn)換器，所述子轉(zhuǎn)換器的每一步通過一個比較電容實現(xiàn)；相鄰的所述子轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)有放大器；使用基于碼密度的校正算法對所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電容失配進(jìn)行校正。

2.如權(quán)利要求1所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，第y級所述子轉(zhuǎn)換器為Ny位，第y級所述子轉(zhuǎn)換器具有My步，My＞Ny≥2，至少有一個后一步的權(quán)重小于前一步的權(quán)重的一半，以在第y級所述子轉(zhuǎn)換器中形成冗余，y取值1至X。

3.如權(quán)利要求1或2所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，第y級所述子轉(zhuǎn)換器包括主步查找，所述主步查找用于確定第y級所述子轉(zhuǎn)換器為Ny位，y取值為1至X。

4.如權(quán)利要求3所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，至少有一個所述子轉(zhuǎn)換器的主步查找中包括冗余，至少有一個后一步的權(quán)重小于前一步的權(quán)重的一半。

5.如權(quán)利要求3所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，至少有一個第z級所述子轉(zhuǎn)換器還包括至少一額外查找，所述額外查找位于所述主步查找之后，在第z級所述子轉(zhuǎn)換器中，所述主步查找用于確定第z-1級所述子轉(zhuǎn)換器中權(quán)重的放大倍數(shù)，所述額外查找用于增加第z級所述子轉(zhuǎn)換器的余量覆蓋范圍，z取值為2至X，每一所述額外查找均為一個冗余。

6.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

將X級子轉(zhuǎn)換器串聯(lián)連接，至少部分所述子轉(zhuǎn)換器具有至少一冗余，X≥2；以及

將所有所述子轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行迭代移位相加，前一子轉(zhuǎn)換器的輸出依次相對于后一子轉(zhuǎn)換器的輸出左移后相加，且左移的位數(shù)等于后一子轉(zhuǎn)換器的步數(shù)，以得到總輸出，所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換方法

按照以下關(guān)系得到最終輸出Dout：

所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為N位，所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為M步，b[i]為第i位的輸出，S(i)為第i位對應(yīng)步的權(quán)重，S(M)為第M步的權(quán)重，S(0)表示等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的最低有效位；

第y級所述子轉(zhuǎn)換器為Ny位My步，所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為N位M步，y取值1至X，則

在所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中，

其中，

S(j)為所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中第j步的權(quán)重，Sy(a_y)為第y級子轉(zhuǎn)換器中第a_y步的權(quán)重，所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中第j步對應(yīng)第y級子轉(zhuǎn)換器中第a_y步，第h級子轉(zhuǎn)換器為Nh位，y取值1至X，j取值1至M，所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為M步；

所有的所述子轉(zhuǎn)換器均為逐次逼近型轉(zhuǎn)換器，所述子轉(zhuǎn)換器的每一步通過一個比較電容實現(xiàn)；相鄰的所述子轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)有放大器；使用基于碼密度的校正算法對所述總輸出等效的單級模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電容失配進(jìn)行校正。

7.如權(quán)利要求6所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，第y級所述子轉(zhuǎn)換器包括主步查找，所述主步查找用于確定第y級所述子轉(zhuǎn)換器為Ny位，y取值為1至X；至少有一個所述子轉(zhuǎn)換器的主步查找中包括冗余，至少有一個后一步的權(quán)重小于前一步的權(quán)重的一半；至少有一個第z級所述子轉(zhuǎn)換器還包括至少一額外查找，所述額外查找位于所述主步查找之后，在第z級所述子轉(zhuǎn)換器中，所述主步查找用于確定第z-1級所述子轉(zhuǎn)換器中權(quán)重的放大倍數(shù)，所述額外查找用于增加第z級所述子轉(zhuǎn)換器的余量覆蓋范圍，z取值為2至X，每一所述額外查找均為一個冗余。