[發明專利]模數轉換電路與電子裝置

有效

• 申請號: 202010514815.7
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111585576B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 許萊
• 申請（專利權）人: 高拓訊達（北京）科技有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 霍文娟

本申請提供了一種模數轉換電路與電子裝置，該模數轉換電路具有電壓正輸入端、電壓負輸入端、參考電壓端和接地端，還包括采樣電容陣列、采樣開關陣列、至少一個比較器、第一下極板開關、第二下極板開關、第一寄生電容和第二寄生電容，應用本方案的模數轉換電路，在轉換階段完成以后，第一寄生電容的兩端均接地端連接，第二寄生電容的兩端均接地端連接，第一寄生電容上的電荷不會受到電壓正輸入端的電壓的影響，第二寄生電容上的電荷不會受到電壓負輸入端的電壓的影響，從而避免了第一寄生電容和第二寄生電容對模數轉換電路轉換結果的影響，即本方案的模數轉換電路對寄生電容不敏感。

技術領域

本申請涉及模數轉換技術領域，具體而言，涉及一種模數轉換電路與電子裝置。

背景技術

在全球數字化信息浪潮中，模數轉換器作為連接客觀模擬世界和數字信號之間的橋梁，在集成電路和信息產業中的地位至關重要，且發展迅猛。電荷重分配型逐次逼近模數轉換器(SAR ADC)本身具有低功耗、低成本的特點，且伴隨工藝進步，交織技術發展，以及數字輔助校準技術發展，其精度和速度都在逐年提升，系統中越來越多的模數轉換器正在由其他架構轉換為SAR架構。通常SAR ADC由數模轉換器，比較器，數字比較電路和控制邏輯電路及其他模擬電路組成。其中，數模轉換器的二進制電容陣列的電容個數決定了SARADC的轉換精度，比特數越多則需要的電容個數越多。由于數模轉換器的二進制電容陣列中的電容值呈2的指數增長，因此最高位的電容通常較大，例如10位精度的SAR ADC的DAC電容陣列的最高位電容為最低位電容值的1024倍。

單調性電容開關SAR ADC可以在傳統SAR ADC的基礎上降低一半的電容數目，由于集成電路中的電容效率較低，電容陣列的面積占SAR ADC很大的一部分，且電容翻轉也會消耗大量功耗，降低電容數目有利于降低SAR ADC的面積和功耗。

雖然單調性電容開關SAR ADC具有面積和功耗優勢，但是現有的單調性電容開關逐次逼近型模數轉換電路具有輸出結果和參考電壓關系不確定的缺點。圖1是單調性電容開關SAR ADC的結構圖，從圖中可以看到，在采樣階段，比較器10輸入端的寄生電容同時也會對輸入進行采樣。在采樣階段，正負端電容網絡的電荷差為(Vip-Vin)×(Ctot+Cp)；在轉換結束以后，由于比較器10正負端趨近于相等，所以正負端電容網絡的電荷差為Dout/2n×Vref×Ctot，最終得到Dout＝(Vip-Vin)×(Ctot+Cp)/(2n×Vref×Ctot)，其中Ctot為采樣網絡的總電容，Cp為比較器10輸入端寄生電容，Vref為參考電壓。根據上式可以看到，Cp越大，Dout結果和真實值之間比例差距越大，越容易在未達到參考電壓的情況下達到飽和。這一特性限制了單調性電容開關SAR ADC的應用場景，使得該種架構只可以應用于帶AGC(增益自動調節電路)自動調節的場景下，而不能用于測量絕對值電壓等操作，而且寄生電容等效降低了輸入電壓的范圍，從而降低了信號對熱噪聲等非理想因素產生的噪底的比值。

在背景技術部分中公開的以上信息只是用來加強對本文所描述技術的背景技術的理解，因此，背景技術中可能包含某些信息，這些信息對于本領域技術人員來說并未形成在本國已知的現有技術。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種模數轉換電路與電子裝置，以解決現有技術中單調性電容開關逐次逼近型模數轉換電路對寄生電容較敏感的問題。