[發(fā)明專利]一種二階噪聲整形的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器及模數(shù)轉(zhuǎn)換方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811266936.3
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109412597B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 幸新鵬;馮海剛;李冬梅;王志華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): H03M1/12
• 分類(lèi)號(hào): H03M1/12;H03M1/08
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

1.一種帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 其特征在于：包括采樣保持電路、與采樣保持電路相連的基于壓控振蕩器的量化器、與基于壓控振蕩器的量化器相連的逐次逼近邏輯單元、與逐次逼近邏輯單元相連的無(wú)源開(kāi)關(guān)電容濾波器、和與無(wú)源開(kāi)關(guān)電容濾波器相連的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其中基于壓控振蕩器的量化器中和無(wú)源開(kāi)關(guān)電容濾波器中，均包含有一階噪聲整形；所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器采用電容型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述采樣保持電路和所述電容型數(shù)模轉(zhuǎn)換器整合在一個(gè)電路模塊中，其中，所述基于壓控振蕩器的量化器提供一階噪聲整形，另外一階噪聲整形來(lái)自所述無(wú)源開(kāi)關(guān)電容濾波器。

2.如權(quán)利要求1所述的帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于：所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器處于過(guò)采樣狀態(tài)。

3.如權(quán)利要求2所述的帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于：所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘高于最大轉(zhuǎn)換帶寬的2倍。

4.如權(quán)利要求1所述的帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于：所述基于壓控振蕩器的量化器包括環(huán)形壓控振蕩器、感知放大型觸發(fā)器、真單相時(shí)鐘型觸發(fā)器和異或門(mén)，所述環(huán)形壓控振蕩器耦合至所述感知放大型觸發(fā)器，所述感知放大型觸發(fā)器耦合至所述異或門(mén)的一個(gè)輸入端，所述感知放大型觸發(fā)器還經(jīng)由所述真單相時(shí)鐘型觸發(fā)器耦合至所述異或門(mén)的另一個(gè)輸入端。

5.如權(quán)利要求4所述的帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于：所述基于壓控振蕩器的量化器的量化位數(shù)為N，其中NB，B是由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器整體精度要求和過(guò)采樣率決定的位數(shù)。

6.如權(quán)利要求4所述的帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于：所述基于壓控振蕩器的量化器為雙輸入的基于壓控振蕩器的量化器，包括尾電流管、共模電流抽取電路、多個(gè)首尾相連的延時(shí)單元、讀出放大觸發(fā)器、真單相時(shí)鐘觸發(fā)器和異或門(mén)，所述尾電流管耦合至所述共模電流抽取電路和所述延時(shí)單元，所述延時(shí)單元耦合至所述讀出放大觸發(fā)器，所述讀出放大觸發(fā)器耦合至所述真單相時(shí)鐘觸發(fā)器，所述真單相時(shí)鐘觸發(fā)器耦合至所述異或門(mén)。

7.一種帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于：采用如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括如下步驟：

轉(zhuǎn)換周期開(kāi)始時(shí)采樣保持電路在時(shí)鐘信號(hào)的控制下采樣模擬輸入信號(hào)并且保持該信號(hào)直至轉(zhuǎn)換周期結(jié)束；同時(shí)逐次逼近邏輯單元的B位輸出歸零，使數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的模擬輸出也為零，其中B是由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器整體精度要求和過(guò)采樣率決定的位數(shù)；

基于壓控振蕩器的量化器將采樣保持電路的信號(hào)與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的模擬輸出進(jìn)行比較，輸出數(shù)字結(jié)果；

逐次逼近邏輯單元根據(jù)基于壓控振蕩器的量化器的數(shù)字輸出調(diào)整其輸出，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器也相應(yīng)的更新其模擬輸出；

基于壓控振蕩器的量化器再次將采樣保持電路的信號(hào)與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器更新后的輸出進(jìn)行比較；

如此循環(huán)K次之后，整個(gè)轉(zhuǎn)換周期結(jié)束，逐次逼近邏輯單元的數(shù)字輸出即為整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出；其中K為大于等于B/N的最小整數(shù)，N為所述基于壓控振蕩器的量化器的量化位數(shù)，其中NB。