[發(fā)明專利]優(yōu)化電容陣列面積的SAR ADC比較電路及其開(kāi)關(guān)控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810520144.8
• 申請(qǐng)日: 2018-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108809314A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐代果;胡剛毅;李儒章;王健安;陳光炳;付東兵;王育新;徐世六;馮治華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所
• 主分類號(hào): H03M1/38
• 分類號(hào): H03M1/38;H03M1/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種優(yōu)化電容陣列面積的SAR ADC比較電路，其特征在于：包括采樣開(kāi)關(guān)S0、電容陣列、開(kāi)關(guān)陣列、正電阻串陣列、負(fù)電阻串陣列和比較器；所述電容陣列由n個(gè)容值相同的單位電容構(gòu)成，所述開(kāi)關(guān)陣列由n-1個(gè)一刀雙擲開(kāi)關(guān)構(gòu)成，為序號(hào)1～n-1單位電容的下極板提供電位切換；正、負(fù)電阻串陣列均包括多個(gè)串聯(lián)的單位電阻，正電阻串陣列的一端接地，另一端接使能開(kāi)關(guān)后再接峰值電壓VP，負(fù)電阻串陣列一端接地，另一端接使能開(kāi)關(guān)后再接入谷值電壓VN，VP＝-VN；正、負(fù)電阻串陣列分別為序號(hào)1～n-1的單位電容下極板提供正、負(fù)基準(zhǔn)電壓；所有單位電容的上級(jí)板接比較器的“-”輸入端，比較器的“+”輸入端接地，序號(hào)0的單位電容下級(jí)板接地，n表示逐次逼近型模型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化精度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化電容陣列面積的SAR ADC比較電路，其特征在于：所述采樣開(kāi)關(guān)S0的一端接輸入信號(hào)Vin，另一端接電容陣列的上極板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化面積的SAR ADC電容陣列，其特征在于：序號(hào)1～n-1的單位電容均被分為大小相同的兩個(gè)小電容，從而按序號(hào)1～n-1形成兩組小電容，每組小電容均對(duì)應(yīng)有一個(gè)開(kāi)關(guān)陣列；正電阻串陣列為序號(hào)1～n-1的小電容依次提供大小為Vrefp，2¹Vrefp，…，2^(n-3)Vrefp，2^(n-2)Vrefp的正基準(zhǔn)電壓，負(fù)電阻串陣列為序號(hào)為1～n-1小電容依次提供大小為Vrefn，2¹Vrefn，…，2^(n-3)Vrefn，2^(n-2)Vrefn的負(fù)基準(zhǔn)電壓，由單刀雙擲開(kāi)關(guān)選擇其對(duì)應(yīng)位置的小電容連接對(duì)應(yīng)大小的正基準(zhǔn)電壓或者負(fù)基準(zhǔn)電壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的優(yōu)化電容陣列面積的SAR ADC比較電路，其特征在于：正、負(fù)電阻串陣列的電阻總數(shù)量均為：N＝2^n-2+1。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的優(yōu)化電容陣列面積的SAR ADC比較電路，其特征在于：對(duì)于正電阻串陣列，Vrefp＝IR，…，2^n-2Vrefp＝2^n-2IR；對(duì)于負(fù)電阻串陣列，Vrefn＝I'R，…，2^n-2Vrefn＝2^n-2I'R；R表示電阻的阻值。

6.一種優(yōu)化電容陣列面積的SAR ADC比較電路的開(kāi)關(guān)控制方法，其特征在于，包括：

1)采樣階段

當(dāng)電容陣列處于采樣狀態(tài)時(shí)，采樣開(kāi)關(guān)S0導(dǎo)通，電容陣列中每個(gè)電容的上極板接輸入信號(hào)Vin，其中一組小電容按序號(hào)1～n-1依次接正基準(zhǔn)電壓Vrefp，2¹Vrefp，…，2^(n-3)Vrefp，2^(n-2)Vrefp；另一組小電容按序號(hào)1～n-1依次接負(fù)基準(zhǔn)電壓Vrefn，2¹Vrefn，…，2^(n-3)Vrefn，2^(n-2)Vrefn；當(dāng)采樣完成后，采樣開(kāi)關(guān)S0關(guān)斷；

2)比較階段

比較器對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行第一次比較，第一次比較完成后，比較器的輸出信號(hào)控制最高位電容，即序號(hào)n-1單位電容處開(kāi)關(guān)的切換，如果比較器的輸出為0，組成最高位電容的兩個(gè)小電容都接基準(zhǔn)電壓2^(n-2)Vrefn，如果比較器的輸出為1，組成最高位電容的兩個(gè)小電容都接基準(zhǔn)電壓2^(n-2)Vrefp，其他開(kāi)關(guān)保持上一個(gè)狀態(tài)；

最高位開(kāi)關(guān)切換完成后，比較器開(kāi)始第二次比較器，第二次比較完成后，比較器的輸出信號(hào)次高位電容，即序號(hào)n-2單位電容處開(kāi)關(guān)的切換，如果比較器的輸出為0，組成次高位電容的兩個(gè)小電容都接基準(zhǔn)電壓2^(n-3)Vrefn，如果比較器的輸出為1，組成次高位電容的兩個(gè)小電容都接基準(zhǔn)電壓2^(n-3)Vrefp，其他開(kāi)關(guān)保持上一個(gè)狀態(tài)，以此類推，直到控制最低位電容，即序號(hào)1單位電容處的開(kāi)關(guān)完成相應(yīng)的切換，完成一個(gè)逐次逼近過(guò)程。