[發(fā)明專利]一種零極點(diǎn)優(yōu)化的無源噪聲整形逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010531335.1
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111682878A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李迪;楊毅;姜嬋榮;甘曉文
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03M1/38
• 分類號: H03M1/38
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發(fā)明公開了一種零極點(diǎn)優(yōu)化的無源噪聲整形逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其主要模塊包括:無源增益的電容型數(shù)模轉(zhuǎn)換器CDAC1和CDAC2，無源濾波器，雙尾電流源動(dòng)態(tài)比較器和SAR邏輯電路，在一次SAR的比較周期結(jié)束后，將最后一次比較結(jié)果返回到CDAC1和CDAC2，得到此次比較的殘差電壓Vres。在經(jīng)過無源濾波器之前，通過無源加法將殘差電壓Vres升高到2倍，無源濾波器再對放大過后的殘差電壓進(jìn)行噪聲整形，抑止信號帶內(nèi)噪聲，最終噪聲整形逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器會(huì)在轉(zhuǎn)換結(jié)束之后，通過寄存器輸出數(shù)字碼，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)一階噪聲整形效果，能夠通過抑制信號帶內(nèi)噪聲顯著提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信噪失真比SNDR和無雜散動(dòng)態(tài)范圍SFDR，并且能夠有效的減小電容值并降低功耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模數(shù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種零極點(diǎn)優(yōu)化的無源噪聲整形逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

在所有的模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)中，Delta-Sigma ADC由于采用了過采樣技術(shù)及噪聲整形技術(shù)，因此能夠達(dá)到很高的轉(zhuǎn)換精度。而SAR ADC具有功耗低，結(jié)構(gòu)簡單，工藝演進(jìn)性好等優(yōu)點(diǎn)，所以將過采樣技術(shù)和噪聲整形技術(shù)引入SAR ADC中能夠在功耗、轉(zhuǎn)換精度和設(shè)計(jì)復(fù)雜度等性能之間取得良好折中，是近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

在2012年的ISSCC會(huì)議上，文獻(xiàn)[J.Fredenburg,et al.A 90MS/s 11MHzbandwidth 62dB SNDR noise-shaping SAR ADC.IEEE ISSCC Dig.Tech.papers, SanFrancisco,CA,USA,2012,468-470.]首次提出了在SAR ADC中實(shí)施噪聲整形的方法，其通過在SAR ADC內(nèi)置一個(gè)有限沖激響應(yīng)(Finite Impulse Response,FIR)濾波器和一個(gè)無限沖激響應(yīng)(Infinite Impulse Response,IIR) 濾波器實(shí)現(xiàn)了對量化噪聲和比較器噪聲的一階高通濾波，但是由于使用了有源濾波器，因此其具有較高的功耗；2016年，文獻(xiàn)[W.Guo,etal.A 12b-ENOB 61 μW noise-shaping SAR ADC with a passive integrator.Proc.42ndEur. Solid-State Circuits Conference,Lausanne,Switzerland,2016,405-408] 從提高NTF零點(diǎn)的角度提出了一種新型架構(gòu)的無源噪聲整形SAR ADC，其采用開關(guān)電容電路實(shí)現(xiàn)無源積分器，同時(shí)采用兩路輸入的比較器實(shí)現(xiàn)積分通路的增益和加法器，因?yàn)槠淞泓c(diǎn)位于z＝0.75處，噪聲整形能力較弱，帶內(nèi)衰減僅有12dB，鑒于此，深入研究提出一種零極點(diǎn)優(yōu)化的無源噪聲整形逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種零極點(diǎn)優(yōu)化的無源噪聲整形逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在減小電容面積和比較器功耗的情況下，提SAR ADC的信噪失真比SNDR和無雜散動(dòng)態(tài)范圍SFDR。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種零極點(diǎn)優(yōu)化的無源噪聲整形逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括兩個(gè)無源增益的電容型數(shù)模轉(zhuǎn)換器CDAC1和 CDAC2，無源濾波器，雙尾電流源動(dòng)態(tài)比較器和SAR邏輯電路；

所述無源增益的電容型數(shù)模轉(zhuǎn)換器CDAC1和CDAC2的上級板連接到無源濾波器的輸入端，所述無源濾波器通過對殘差電壓進(jìn)行噪聲整形，抑制信號帶內(nèi)噪聲，所述無源濾波器的輸出連接到雙尾電流源動(dòng)態(tài)比較器的輸入端。

優(yōu)選的，所述無源增益的電容型數(shù)模轉(zhuǎn)換器CDAC1包括高位電容CMSB1,低位電容CLSB1，采樣開關(guān)S1和S2，無源增益開關(guān)S3和S4；電容型數(shù)模轉(zhuǎn)換器 CDAC2包括高位電容CMSB2,低位電容CLSB2，采樣開關(guān)S5和S6，無源增益開關(guān) S7和S8；采樣開關(guān)S1，S2，S5和S6的控制信號為φs，無源增益開關(guān)S3和 S7的控制信號為φc，無源增益開關(guān)S4和S8的控制信號為φi。