[發明專利]一種二階噪聲整形的逐次逼近型模數轉換器及模數轉換方法

有效

• 申請號: 201811266936.3
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109412597B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 幸新鵬;馮海剛;李冬梅;王志華
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03M1/08
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 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轉換器， 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源開關電容濾波器、和與無源開關電容濾波器相連的數字模擬轉換器，其中基于壓控振蕩器的量化器中和無源開關電容濾波器中，均包含有一階噪聲整形；所述數字模擬轉換器采用電容型數模轉換器，所述采樣保持電路和所述電容型數模轉換器整合在一個電路模塊中，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自所述無源開關電容濾波器。

2.如權利要求1所述的帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數轉換器，其特征在于：所述模數轉換器處于過采樣狀態。

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

4.如權利要求1所述的帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數轉換器，其特征在于：所述基于壓控振蕩器的量化器包括環形壓控振蕩器、感知放大型觸發器、真單相時鐘型觸發器和異或門，所述環形壓控振蕩器耦合至所述感知放大型觸發器，所述感知放大型觸發器耦合至所述異或門的一個輸入端，所述感知放大型觸發器還經由所述真單相時鐘型觸發器耦合至所述異或門的另一個輸入端。

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

6.如權利要求4所述的帶有二階噪聲整形的逐次逼近型模數轉換器，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、多個首尾相連的延時單元、讀出放大觸發器、真單相時鐘觸發器和異或門，所述尾電流管耦合至所述共模電流抽取電路和所述延時單元，所述延時單元耦合至所述讀出放大觸發器，所述讀出放大觸發器耦合至所述真單相時鐘觸發器，所述真單相時鐘觸發器耦合至所述異或門。

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

轉換周期開始時采樣保持電路在時鐘信號的控制下采樣模擬輸入信號并且保持該信號直至轉換周期結束；同時逐次逼近邏輯單元的B位輸出歸零，使數字模擬轉換器的模擬輸出也為零，其中B是由數字模擬轉換器整體精度要求和過采樣率決定的位數；

基于壓控振蕩器的量化器將采樣保持電路的信號與數字模擬轉換器的模擬輸出進行比較，輸出數字結果；

逐次逼近邏輯單元根據基于壓控振蕩器的量化器的數字輸出調整其輸出，數字模擬轉換器也相應的更新其模擬輸出；

基于壓控振蕩器的量化器再次將采樣保持電路的信號與數字模擬轉換器更新后的輸出進行比較；

如此循環K次之后，整個轉換周期結束，逐次逼近邏輯單元的數字輸出即為整個模數轉換器的數字輸出；其中K為大于等于B/N的最小整數，N為所述基于壓控振蕩器的量化器的量化位數，其中NB。