[發明專利]一種基于電源電壓的超低功耗逐次逼近模數轉換器

有效

• 申請號: 201811482137.X
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109802679B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 丁瑞雪;黨力;董紹鵬;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: H03M1/46
• 分類號: H03M1/46;H03M1/00
• 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: 張捷

本發明涉及一種基于電源電壓的超低功耗逐次逼近模數轉換器，包括：第一采樣單元、第一控制邏輯單元、第二采樣單元、第二控制邏輯單元、自舉開關K1、自舉開關K2和比較器；其中，比較器的正向輸入端分別連接第一采樣單元和自舉開關K1；比較器的反向輸入端分別連接第二采樣單元和自舉開關K2；比較器的輸出端分別連接第一控制邏輯單元和第二控制邏輯單元；第一控制邏輯單元分別連接自舉開關K1和第一采樣單元；第二控制邏輯單元分別連接自舉開關K2和第二采樣單元。本發明提供的基于電源電壓的超低功耗逐次逼近模數轉換器避免了使用共模電壓，從而消除了共模電壓產生的電路功耗；同時進一步減少了逐次逼近型模數轉換器的功耗。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，具體涉及一種基于電源電壓的超低功耗逐次逼近模數轉換器。

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，逐次逼近型模數轉換器在可穿戴設備和醫療器械等低功耗需求領域被廣泛采用。

近些年數字技術的飛速發展導致了各種系統對模數轉換器的要求也越來越高，新型的模數轉換技術不斷涌現。隨著可穿戴設備的推廣和精密的生物儀器的發展，逐次逼近型模數轉換器憑借結構簡單，功耗低等優點，得到廣泛的應用。目前，以電荷再分配為基礎的電容陣列廣泛應用于逐次逼近型模數轉換器，因為它們不消耗靜態電流，提供高精度，并且與現代CMOS工藝兼容。隨著工藝的發展，晶體管電路所消耗的功耗越來越低，相比之下，電容陣列的采樣和切換成為了逐次逼近型模數轉換器功耗的主要來源之一。傳統的逐次逼近型模數轉換器擁有較大的功耗，而且近些年對低功耗的絕大部分研究是基于共模電壓(VCM)的基礎上的，這會增加一部分電路來產生共模電壓(VCM)，此電路也產生很大一部分功耗。

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電源電壓的超低功耗逐次逼近模數轉換器。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電源電壓的超低功耗逐次逼近模數轉換器，包括：第一采樣單元、第一控制邏輯單元、第二采樣單元、第二控制邏輯單元、自舉開關K1、自舉開關K2和比較器；其中，

所述比較器的正向輸入端分別連接所述第一采樣單元和所述自舉開關K1；

所述比較器的反向輸入端分別連接所述第二采樣單元和所述自舉開關K2；

所述比較器的輸出端分別連接所述第一控制邏輯單元和所述第二控制邏輯單元；

所述第一控制邏輯單元分別連接所述自舉開關K1和所述第一采樣單元；

所述第二控制邏輯單元分別連接所述自舉開關K2和所述第二采樣單元。

在本發明的一個實施例中，所述第一采樣單元包括：開關組K_n、電容陣列C_n、電容陣列C_p、開關組K_p；其中，

所述自舉開關K1、所述電容陣列C_n的上極板和所述電容陣列C_p的上極板連接至所述比較器的正向輸入端；

所述電容陣列C_n的下極板通過所述開關組K_n連接至參考電壓端；

所述電容陣列C_p的下極板通過所述開關組K_p連接至所述參考電壓端或所述比較器的輸入端；

所述開關組K_n和所述開關組K_p連接至所述第一控制邏輯單元。