[發明專利]一種基于非對稱型差分電容陣列的逐次逼近型模數轉換器

在審

• 申請號: 201810463396.1
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108649956A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 丁瑞雪;孫德鵬;林漢超;劉術彬;朱樟明;楊銀堂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03M1/44
• 分類號: H03M1/44
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王海棟

本發明涉及一種基于非對稱型差分電容陣列的逐次逼近型模數轉換器，包括：采樣開關(1)、差分電容陣列(2)、比較器(3)、邏輯控制電路(4)；其中，所述采樣開關(1)電連接所述差分電容陣列(2)和所述比較器(3)；所述差分電容陣列(2)電連接所述比較器(3)和所述邏輯控制電路(4)；所述比較器(3)電連接所述邏輯控制電路(4)。本發明實施例通過電容串并聯結構替代了差分電容陣列中的最低位電容，同時移除第一陣列的最高位電容，得到新型非對稱C?2C差分電容結構，節約了約3/4電容，且當適用數模轉換器的位數越高電容節約越逼近3/4，同時，通過開關控制時序的切換方案，進一步降低了功耗。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，具體涉及一種基于非對稱型差分電容陣列的逐次逼近型模數轉換器。

背景技術

逐次逼近型模數轉換器(SAR ADC，successive approximation register Analogto Digital)，是在每一次轉換過程中，通過遍歷所有的量化值并將其轉化為模擬值，將輸入信號與其逐一比較，最終得到要輸出的數字信號。由于逐次逼近型模數轉換器的結構簡單，功耗低等優點，因此，SAR ADC在可穿戴設備和醫療器械等低功耗需求領域被廣泛采用。

目前，SAR ADC通常用于中低速中等精度的模數轉換器，而且，隨著動態比較器和CMOS工藝的發展，比較器和數字控制邏輯電路消耗越來越小，所以SAR ADC的整體功耗主要來自于電容陣列切換功耗和復位功耗。但是，由于SAR ADC中電容陣列面積隨量化精度呈指數增長，而且采樣電路中運放的限制無法驅動龐大的電容，導致了SAR ADC的精度無法做到很高，且較大的電容面積，引起功耗的增加。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于非對稱型差分電容陣列的逐次逼近型模數轉換器。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明實施例提供了一種基于非對稱型差分電容陣列的逐次逼近型模數轉換器，包括：采樣開關，差分電容陣列，比較器，邏輯控制電路；其中，

所述采樣開關電連接所述差分電容陣列和所述比較器；

所述差分電容陣列電連接所述比較器和所述邏輯控制電路；

所述比較器電連接所述邏輯控制電路。

在本發明的一個實施例中，所述采樣開關包括：電壓端、第一采樣上舉開關和第二采樣上舉開關，其中，

所述電壓端電連接所述差分電容陣列；

所述第一采樣上舉開關分別電連接所述差分電容陣列和所述比較器；

所述第二采樣上舉開關分別電連接所述差分電容陣列和所述比較器。

在本發明的一個實施例中，所述電壓端包括：共模電壓端、參考電壓端和接地端；其中，所述參考電壓端為電源電壓，所述共模電壓端電壓值為所述參考電壓端電壓值的一半，接地端電壓為地電壓。

在本發明的一個實施例中，所述差分電容陣列包括第一電容陣列、第二電容陣列、第一開關組和第二開關組；其中，

所述第一電容陣列的電容上極板電連接所述比較器的正相輸入端；

所述第一電容陣列的電容下極板通過所述第一開關組選擇性電連接所述電壓端；

所述第二電容陣列的電容上極板電連接所述比較器的反相輸入端；

所述第二電容陣列的電容下極板通過所述第二開關組選擇性電連接所述電壓端。

在本發明的一個實施例中，所述第一電容陣列包括：第一電容組、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容和第七電容；其中，