[發(fā)明專利]基于Vcm的超低功耗SAR ADC開關(guān)切換結(jié)構(gòu)及其開關(guān)切換方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010702642.1
• 申請日: 2020-07-18
• 公開（公告）號: CN111669180A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏榕山;魏聰;林銳;楊臻;何明華
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: H03M1/46
• 分類號: H03M1/46
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學(xué)俊

1.一種基于Vcm的超低功耗SAR ADC開關(guān)切換結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括第一電容陣列、第二電容陣列、比較器、2個切換開關(guān)組、2個采樣開關(guān)，所述第一電容陣列、第二電容陣列均由二進制權(quán)重容值為C₀、C₀、2 C₀……2^N-1C₀的N+1個電容組成，所述第一切換開關(guān)組、第二切換開關(guān)組均包括N+1個切換開關(guān)，第一電容陣列中全部電容的頂板相連接作為第一電容陣列的電容頂板DACP，第二電容陣列中全部電容的頂板相連接作為第二電容陣列的電容頂板DACN，DACP和DACN分別與比較器的同相輸入端、反相輸入端連接，DACP和DACN還分別經(jīng)2個采樣開關(guān)與共模電平V_cm連接，第一電容陣列中前N個權(quán)重容值的電容的底板分別與N個切換開關(guān)的一端連接，該N個切換開關(guān)的另一端連接基準電平V_ref、地電平V_ss、共模電平V_cm、輸入電平V_ip，第一電容陣列中最小權(quán)重容值的一個電容的底板與1個切換開關(guān)的一端連接，該切換開關(guān)的另一端連接基準電平V_ref、共模電平V_cm、輸入電平V_ip，第二電容陣列中的N+1個電容的頂板相連接作為第二電容陣列的電容頂板DACN，第二電容陣列中前N個權(quán)重容值的電容的底板分別與N個切換開關(guān)的一端連接，該N個切換開關(guān)的另一端連接基準電平V_ref、地電平V_ss、共模電平V_cm、輸入電平V_ip，第二電容陣列中最小權(quán)重容值的一個電容的底板與1個切換開關(guān)的一端連接，該切換開關(guān)的另一端連接基準電平V_ref、共模電平V_cm、輸入電平V_in；所述比較器包括動態(tài)預(yù)放大器、動態(tài)鎖存器，動態(tài)預(yù)放大器的兩輸入端分別作為比較器的同相輸入端和反相輸入端，動態(tài)預(yù)放大器的兩輸出端分別與動態(tài)鎖存器的兩輸入端連接，動態(tài)鎖存器的兩輸出端分別作為比較器的兩輸出端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Vcm的超低功耗SAR ADC開關(guān)切換結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一切換開關(guān)組中與第一電容陣列中前N個權(quán)重容值的電容的底板連接的N個切換開關(guān)為單刀四擲開關(guān)，第一切換開關(guān)組中與第一電容陣列中最小權(quán)重容值的一個電容的底板連接的1個切換開關(guān)為單刀三擲開關(guān)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Vcm的超低功耗SAR ADC開關(guān)切換結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二切換開關(guān)組中與第二電容陣列中前N個權(quán)重容值的電容的底板連接的N個切換開關(guān)為單刀四擲開關(guān)，第二切換開關(guān)組中與第二電容陣列中最小權(quán)重容值的一個電容的底板連接的1個切換開關(guān)為單刀三擲開關(guān)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Vcm的超低功耗SAR ADC開關(guān)切換結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述動態(tài)預(yù)放大器包括M1、M2、M3、M4、M13，電容C1、C2，M1的柵極、M2的柵極分別與DACP、DACN連接，M1的源極、M2的源極與M13的漏極連接，M1的漏極與M3的漏極相連接、M2的漏極與M4的漏極相連接分別作為動態(tài)預(yù)放大器的兩輸出端，M1的漏極、M2的漏極還分別與C1的上極板、C2的上極板，M3的柵極、M4的柵極、M13的柵極輸入第一時鐘信號，M3的源極、M4的源極連接至電源電位，M5的源極、C1的下極板、C2的下極板連接至地電位。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Vcm的超低功耗SAR ADC開關(guān)切換結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述動態(tài)鎖存器包括M5、M6、M7、M8、M9、M10、M11、M12，M5的源極、M6的源極連接至電源電位，M5的柵極、M8的漏極、M10的柵極、M11的漏極、M12的漏極相連接作為動態(tài)鎖存器的第一輸出端，M6的柵極、M7的漏極、M9的漏極、M10的漏極、M11的柵極相連接作為動態(tài)鎖存器的第二輸出端，M5的漏極、M6的漏極分別與M7的源極、M8的源極相連接，M7的柵極、M8的柵極分別作為動態(tài)鎖存器的兩輸入端，M9的源極、M10的源極、M11的源極、M12的源極連接至地電位，M9的柵極、M12的柵極輸入與第一時鐘信號反相的第二時鐘信號。