[實用新型]一種逐次逼近型模數轉換器

有效

• 申請號: 201720463794.4
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN207039567U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王浩;謝文明;陳知新;蔡思靜;鄭少烽
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: H03M1/00
• 分類號: H03M1/00;H03M1/46
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙)35212
• 代理人: 林曉琴

技術領域

本實用新型涉及一種逐次逼近型模數轉換器。

背景技術

逐次逼近型模數轉換器結構簡單、功耗低和面積小，廣泛應用于無線傳感器、植入式醫學器件等對功耗和面積要求高的領域。電容陣列在逐次逼近型模數轉換器中所占面積和能耗都很大。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題，在于提供一種逐次逼近型模數轉換器，降低電容陣列開關能耗，減少電容陣列面積，降低芯片制作成本，提高經濟效益。

本實用新型是這樣實現的：一種逐次逼近型模數轉換器，包括正向輸入電壓、負向輸入電壓、比較器、采樣開關S_P、采樣開關S_N、電容陣列以及逐次逼近寄存器控制邏輯電路，所述比較器輸出端連接至所述逐次逼近寄存器控制邏輯電路，所述比較器的正向輸入端通過采樣開關S_P連接至正向輸入電壓，所述比較器的負向輸入端通過采樣開關S_N連接至負向輸入電壓；

電容陣列包括正向電容陣列以及負向電容陣列，所述正向電容陣列包括兩個第一電容，每個所述第一電容上極板連接至比較器的正向輸入端，每個所述第一電容下極板通過開關選擇連接參考電壓V_REF、V_CM以及gnd；所述負向電容陣列包括MSB電容陣列以及LSB電容陣列，所述MSB電容陣列由二進制權重電容構成，所述MSB電容陣列包括N-2個第二電容，所述LSB 電容陣列由二進制權重電容構成，所述LSB電容陣列包括N-2個第二電容，所述N為逐次逼近型模數轉換器的精度，所述電容的最大值為2^N-4單位電容；每個所述第二電容的上極板連接至比較器的負向輸入端，每個所述第二電容的下極板通過開關選擇連接參考電壓V_REF、V_CM以及gnd。

進一步地，所述V_REF＝2V_CM，gnd＝0V。

進一步地，所述第一電容的值為C，所述C為單位電容。

進一步地，所述第二電容的最大值為2^N-4C，所述C為單位電容。

本實用新型的優點在于：本實用新型一種逐次逼近型模數轉換器及其開關方法，降低電容陣列開關能耗，減少電容陣列面積，降低芯片制作成本，提高經濟效益；在同等精度下，與10位傳統結構相比，電容面積減少了87.4 ％，開關過程中產生的功耗減少了99.23％。

附圖說明

下面參照附圖結合實施例對本實用新型作進一步的說明。

圖1為四位逐次逼近型模數轉換器結構圖；

圖2為四位逐次逼近型模數轉換器第一次開關切換工作原理圖；

圖3為四位逐次逼近型模數轉換器第二次開關切換工作原理圖；

圖4為四位逐次逼近型模數轉換器第三次開關切換工作原理圖；

圖5為四位逐次逼近型模數轉換器第四次開關切換工作原理圖；

圖6為十位逐次逼近型模數轉換器轉換過程中開關功耗隨輸出碼變化的MATLAB仿真結果。

具體實施方式

本實用新型逐次逼近型模數轉換器，包括正向輸入電壓、負向輸入電壓、比較器、采樣開關S_P、采樣開關S_N、電容陣列以及逐次逼近寄存器控制邏輯電路，所述比較器輸出端連接至所述逐次逼近寄存器控制邏輯電路，所述比較器的正向輸入端通過采樣開關S_P連接至正向輸入電壓，所述比較器的負向輸入端通過采樣開關S_N連接至負向輸入電壓；

電容陣列包括正向電容陣列以及負向電容陣列，所述正向電容陣列包括兩個第一電容，每個所述第一電容上極板連接至比較器的正向輸入端，每個所述第一電容下極板通過開關選擇連接參考電壓V_REF、V_CM以及gnd；所述負向電容陣列包括MSB電容陣列以及LSB電容陣列，所述MSB電容陣列由二進制權重電容構成，所述MSB電容陣列包括N-2個第二電容，所述LSB 電容陣列由二進制權重電容構成，所述LSB電容陣列包括N-2個第二電容，所述N為逐次逼近型模數轉換器的精度，所述電容的最大值為2^N-4單位電容；每個所述第二電容的上極板連接至比較器的負向輸入端，每個所述第二電容的下極板通過開關選擇連接參考電壓V_REF、V_CM以及gnd。