[發明專利]自校準的全電容逐次逼近數模轉換電路

有效

• 申請號: 201910339989.1
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110071720B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 谷洪波
• 申請（專利權）人: 湖南品騰電子科技有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10;H03M1/14
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 王丹

1.一種自校準的全電容逐次逼近數模轉換電路，其特征在于，包括：

數模轉換器，所述數模轉換器的第一端與Vin端電連接，所述數模轉換器的第二端與Vref端電連接；

比較器電路，所述比較器電路的第一端與所述數模轉換器的輸出端電連接；

自動校準模塊，所述自動校準模塊的輸出端與所述比較器電路的第二端電連接；

數字控制邏輯模塊，所述數字控制邏輯模塊的第一端與所述自動校準模塊的輸出端電連接，所述數字控制邏輯模塊的第二端與EN_CAL信號端電連接，所述數字控制邏輯模塊的第三端與EN信號端電連接，所述數字控制邏輯模塊的第四端與時鐘信號端電連接；

輸出寄存器，所述輸出寄存器的第一輸出端與所述數模轉換器的第三端電連接，所述輸出寄存器的輸入端與所述數字控制邏輯模塊的輸出端電連接，所述輸出寄存器的第二輸出端為數模轉換電路的信號輸出端；

一放大器，所述放大器的正輸入端與基準電壓V_REFM端電連接，所述放大器的負輸入端與所述放大器的輸出端電連接，且所述放大器的輸出端通過第七開關與所述比較器的負輸出端電連接，所述放大器的輸出端通過第七開關和一電容器與地端連接，所述放大器的輸出端通過第八開關與所述比較器的正輸入端電連接；

所述數模轉換器包括多位MSB電荷按比例縮放子數模轉換器和多位LSB電荷按比例縮放子數模轉換器；

其中，每位所述MSB電荷按比例縮放子數模轉換器均包括一電容器，每位所述MSB電荷按比例縮放子數模轉換器的電容器相并聯，且每個所述電容器的第一端均與一縮放電容的第一端電連接，每個所述電容器的第二端分別通過一第一開關與Vref端電連接、通過一第二開關和第三開關與Vin端電連接、通過一第二開關和第四開關與地端連接；

每位所述LSB電荷按比例縮放子數模轉換器均包括一電容器，每位所述LSB電荷按比例縮放子數模轉換器的電容器相并聯，且每個所述電容器的第一端均與一縮放電容的第二端和所述數模轉換器的輸出端電連接，每個所述電容器的第二端分別通過一第五開關與Vref端電連接、通過一第六開關和第三開關與Vin端電連接、通過一第六開關和第四開關與地端連接；

所述數模轉換器的輸出端通過一電容器與地端連接，所述數模轉換器的輸出端與所述比較器的正輸入端電連接；

校準過程包括：

采樣階段：

所有的開關轉向VIN，同時所述第七開關和所述第八開關閉合，通過所述數模轉換器采樣輸入電壓VIN，同時給所述比較器共模電平VCM，此時縮放電容為電容Cs，大小可根據實際設計計算出，

連接所述比較器正輸入端的電容(即MSB陣列電容、電容Cs和電容C_F)的上極板的電荷為：(V_in-V_cm)2C-V_cmC_F；

比較階段：

所述第七開關和所述第八開關斷開，所述比較器的負輸入端電壓通過電容器CM來保持；

假定所述LSB電荷的末端電容在比較階段不接地，而是接Vref，根據比較階段和轉換階段電荷守恒有：

其中，

代入上式得到，

其中，數模轉換器的輸出電壓為：

得到比較器的輸出：

其中，A為比較器增益。

2.根據權利要求1所述的自校準的全電容逐次逼近數模轉換電路，其特征在于，所述比較器的調節輸入失調電壓的option為OPT2:0。