[發明專利]一種差分輸入型逐次逼近模數轉換器

在審

• 申請號: 202010129254.9
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN113328752A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 劉清波
• 申請（專利權）人: 鉅泉光電科技（上海）股份有限公司
• 主分類號: H03M1/46
• 分類號: H03M1/46;H03M1/12
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種差分輸入型逐次逼近模數轉換器，包括：具有同、反相端電容陣列的D/A轉換模塊，用于根據采樣控制信號進行相應開關切換以基于差分輸入電壓和共模電壓進行采樣，或根據逐次比較控制信號進行相應開關切換以基于第一、二參考電壓對各同相端電容的電荷進行重新分配產生同相端節點電壓和反相端節點電壓；共模電壓產生模塊，用于根據差分輸入電壓產生共模電壓；比較模塊，用于在同相端節點電壓大于反相端節點電壓時產生邏輯狀態保持信號，否則產生邏輯狀態復位信號；逐次逼近邏輯控制模塊，用于產生采樣控制信號和逐次比較控制信號，并在每次比較結束后，根據邏輯狀態保持信號或邏輯狀態復位信號控制當前位的邏輯狀態。

技術領域

本發明涉及集成電路設計領域，特別是涉及一種差分輸入型逐次逼近模數轉換器。

背景技術

在差分ADC中，若其中的一路輸入信號范圍在0～Vref之間，則差分輸入范圍在-Vref～Vref之間。也就是說，相比于單端ADC，差分ADC的輸入范圍擴大了一倍，所以其動態范圍更大；而為了使用到最大的信號范圍，差分ADC中共模電壓Vcm＝Vref/2。

雖然差分ADC因其更大的動態范圍具有更好的動態特性，同時還可以抑制共模干擾；但差分ADC也存在以下缺點：每路的輸入范圍只能在0～Vref之間，如果其中一路輸入超出這個輸入范圍，差分ADC就會出現錯誤，無法正常轉換。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種差分輸入型逐次逼近模數轉換器，用于解決現有差分ADC在其中一路輸入超出預設的輸入范圍時無法正常轉換的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種差分輸入型逐次逼近模數轉換器，所述差分輸入型逐次逼近模數轉換器包括：

D/A轉換模塊，包括同相端電容陣列和反相端電容陣列，用于在采樣階段，根據采樣控制信號進行相應開關切換，以使所述同相端電容陣列中的各同相端電容和所述反相端電容陣列中的各反相端電容基于差分輸入電壓和共模電壓進行采樣；在逐次比較階段，根據逐次比較控制信號進行相應開關切換，以基于第一參考電壓和第二參考電壓對各所述同相端電容的電荷進行重新分配，產生同相端節點電壓和反相端節點電壓；

共模電壓產生模塊，連接于所述同相端電容陣列和所述反相端電容陣列，用于在采樣階段，根據所述差分輸入電壓產生所述共模電壓；

比較模塊，連接于所述同相端電容陣列和所述反相端電容陣列，用于在逐次比較階段，對所述同相端節點電壓和所述反相端節點電壓進行比較，并在所述同相端節點電壓大于所述反相端節點電壓時產生邏輯狀態保持信號，在所述同相端節點電壓小于所述反相端節點電壓時產生邏輯狀態復位信號；

逐次逼近邏輯控制模塊，連接于所述比較模塊和所述D/A轉換模塊之間，用于在采樣階段產生所述采樣控制信號，在逐次比較階段產生所述逐次比較控制信號，并在每次比較結束后，根據所述邏輯狀態保持信號使所述逐次比較控制信號中置1的當前位邏輯狀態保持不變或根據所述邏輯狀態復位信號使所述逐次比較控制信號中置1的當前位邏輯狀態復位。

可選地，所述共模電壓產生模塊包括：第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述第一分壓電阻的一端接入第一差分輸入電壓，所述第一分壓電阻的另一端連接于所述第二分壓電阻的一端，同時作為所述共模電壓產生模塊的輸出端，所述第二分壓電阻的另一端接入第二差分輸入電壓。

可選地，所述第一分壓電阻的阻值和所述第二分壓電阻的阻值相等，此時所述共模電壓產生模塊產生的所述共模電壓Vcm＝(Vinp+Vinn)/2；其中，Vinp為第一差分輸入電壓，Vinn為第二差分輸入電壓。