[發明專利]一種高速模數轉換電路及其控制方法

在審

• 申請號: 201911086812.1
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN111030692A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 趙喆;吳漢明
• 申請（專利權）人: 芯創智（北京）微電子有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;文永明

本發明涉及一種高速模數轉換電路及其控制方法，所述電路包括：高精度采樣開關，接收差分輸入信號、采樣時鐘，輸出采樣電壓；開關電容陣列，接收采樣電壓、置位控制信號，輸出置位電壓；高速比較器，接收置位電壓、比較時鐘，輸出比較信號；逐次逼近時序控制模塊，接收比較信號，輸出置位控制信號、工藝角調整信號；鎖存解碼模塊，接收置位控制信號，轉換成數字信號輸出；動態占空比時鐘調整模塊，接收工藝角調整信號、輸入時鐘，自動根據芯片的工藝角情況，調整采樣時鐘和比較時鐘的占空比并輸出所述時鐘。本發明，通過檢測工藝角，動態的調整時鐘的占空比，實現了減少時鐘的占空比，降低高電平采樣時間，增加低電平比較轉換時間，達到時序最優。

技術領域

本發明涉及電路設計技術領域，具體說是一種高速模數轉換電路及其控制方法。

背景技術

近年來，通信系統(通用通信系統)的通信速率在不斷提高，在通信系統中，采用模數轉換器進行基帶信號處理，轉到中頻或高頻，然后再進行后續信號處理或數據發送，因此需要使用高速模數轉換器(A/D轉換器，或簡稱ADC)，對高速模數轉換器的要求也就越來越高。

逐次逼近型模數轉換器(SAR ADC)是一種高速模數轉換器，一般由順序脈沖發生器、逐次逼近寄存器、數模轉換器和電壓比較器等幾部分組成。其具有中等精度、尺寸小、功耗低、成本低等優點，在消費電子、信號采集等場合得到廣泛應用。

集成高速模數轉換器的片上系統，出于降低成本和提高速度的考慮，通常偏向于使用深亞微米數字工藝(簡稱深亞微米工藝)。在深亞微米工藝下，逐次逼近型模數轉換器在功耗、速度、集成度和工藝遷移性方面，相較于流水線模數轉換器有著明顯的優勢，受到越來越多的關注。

異步時鐘逐次逼近模數轉換器(亦稱為異步逐次逼近型模數轉換器，異步SARADC)由于不需要數倍于吞吐率的高速時鐘，在高速場合下得到廣泛應用(異步SAR ADC內部的電壓比較器采用異步時鐘信號控制，使得每個比較周期均可以不同，因此可以實現更快的速度)。

通常，異步時鐘逐次逼近模數轉換器利用一個時鐘周期，在時鐘的高電平內，由采樣電路完成信號采樣，在時鐘的低電平內，由電壓比較器完成N-bit的信號比較和數字域轉換。但是，由于工藝角(PVT Corner，PVT是指process,voltage,temperature)變化，電壓比較器在較慢的工藝角(簡稱為慢工藝角，例如極慢工藝角ss、快慢工藝角fs和慢快工藝角sf)下，無法完成N-bit的信號比較和數字域轉換，會限制模數轉換器的工作速度。

因此，在慢工藝角下，轉換時間不足的問題，需要給予解決。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種高速模數轉換電路及其控制方法，通過檢測工藝角，動態的調整時鐘的占空比，實現了減少時鐘的占空比，降低高電平采樣時間，增加低電平比較轉換時間，達到時序最優。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高速模數轉換電路，其特征在于，包括：

高精度采樣開關，用于接收差分輸入信號，用于接收采樣時鐘，在采樣時鐘的控制下，輸出采樣電壓；

開關電容陣列，用于接收采樣電壓，用于接收置位控制信號，在置位控制信號的控制下，輸出置位電壓；

高速比較器，用于接收置位電壓，用于接收比較時鐘，在比較時鐘的控制下，輸出比較信號；

逐次逼近時序控制模塊，用于接收比較信號，輸出置位控制信號，輸出工藝角調整信號；

所述工藝角調整信號具體包括：第二置位完成指示信號rdy和第一置位完成指示信號crdy；

鎖存解碼模塊，用于接收置位控制信號，轉換成數字信號輸出；