[發明專利]一種兩步流水工作式模數轉換器及其工作原理

有效

• 申請號: 202110520010.8
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113225087B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 李前;陸顥瓚;郭建平
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H03M1/46
• 分類號: H03M1/46
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

1.一種兩步流水工作式模數轉換器，其特征在于，包括輸入采樣保持級模塊、粗量化級模塊和精量化級模塊，所述采樣保持級模塊、粗量化級模塊和精量化級模塊依次連接，所述輸入采樣保持級模塊包括第一采樣開關、第二采樣開關、第一放大器和第二放大器，所述第一采樣開關與第一放大器的輸入端連接，所述第二采樣開關與第二放大器的輸入端連接，所述第一放大器的輸出端和第二放大器的輸出端分別與粗量化級模塊連接；所述粗量化級模塊包括第一比較器、第二比較器、第一SAR邏輯電路和第一DAC，所述第一比較器的正輸入端與第一放大器的輸出端連接，所述第二比較器的正輸入端與第二放大器的輸出端連接，所述第一比較器的輸出端和第二比較器的輸出端分別與第一SAR邏輯電路的輸入端連接，所述第一SAR邏輯電路的輸出端與第一DAC的輸入端連接，所述第一比較器的負輸入端和第二比較器的負輸入端分別與第一DAC的輸出端連接；所述精量化級模塊包括第三采樣開關、第四采樣開關、第五采樣開關、第六采樣開關、第一減法器、第二減法器、第二DAC、第三比較器和第二SAR邏輯電路，所述第三采樣開關的第一端與第一比較器的正輸入端連接，所述第三采樣開關的第二端與第一減法器的正輸入端連接，所述第四采樣開關的第一端與第二比較器的正輸入端連接，所述第四采樣開關的第二端與第二減法器的正輸入端連接，所述第一減法器的負輸入端與第一比較器的負輸入端連接，所述第二減法器的負輸入端與第二比較器的負輸入端連接，所述第一減法器的輸出端與第五采樣開關的第一端連接，所述第二減法器的輸出端與第六采樣開關的第一端連接，所述第五采樣開關的第二端和第六采樣開關的第二端分別與第二DAC的輸入端連接，所述第二DAC的第一輸出端與第三比較器的正輸入端連接，所述第二DAC的第二輸出端與第三比較器的負輸入端連接，所述第三比較器與第二SAR邏輯電路連接。

2.根據權利要求1所述一種兩步流水工作式模數轉換器，其特征在于，所述第一DAC、第一SAR邏輯電路、第一比較器和第二比較器組成逐次逼近型模數轉換器，所述第二DAC、第三比較器和第二SAR邏輯電路組成逐次逼近型模數轉換器。

3.一種兩步流水工作式模數轉換器的工作原理，其特征在于，包括：

S1、第一采樣開關、第二采樣開關、第五采樣和第六采樣開關閉合，第三采樣開關和第四采樣開關斷開，輸入采樣保持級模塊工作，第一放大器和第二放大器輸出采樣時輸入信號的電壓，精量化級模塊將減法器產生的殘差電壓值輸入至第二DAC；

S2、第一采樣開關、第二采樣開關、第三采樣開關、第四采樣開關、第五采樣和第六采樣開關均斷開，粗量化級模塊進行本次采樣周期所得電壓的粗量化工作，精量化級進行上一采樣周期殘差電壓的細量化工作；

S3、第三采樣開關和第四采樣開關閉合，第一采樣開關、第二采樣開關、第五采樣開關和第六采樣開關斷開，輸出量化編碼，第一減法器和第二減法器將輸入信號減去第一DAC產生的電壓，生成下一采樣周期的殘差信號；

所述采樣保持級模塊、粗量化級模塊和精量化級模塊依次連接，所述輸入采樣保持級模塊包括第一采樣開關、第二采樣開關、第一放大器和第二放大器，所述第一采樣開關與第一放大器的輸入端連接，所述第二采樣開關與第二放大器的輸入端連接，所述第一放大器的輸出端和第二放大器的輸出端分別與粗量化級模塊連接；所述粗量化級模塊包括第一比較器、第二比較器、第一SAR邏輯電路和第一DAC，所述第一比較器的正輸入端與第一放大器的輸出端連接，所述第二比較器的正輸入端與第二放大器的輸出端連接，所述第一比較器的輸出端和第二比較器的輸出端分別與第一SAR邏輯電路的輸入端連接，所述第一SAR邏輯電路的輸出端與第一DAC的輸入端連接，所述第一比較器的負輸入端和第二比較器的負輸入端分別與第一DAC的輸出端連接；所述精量化級模塊包括第三采樣開關、第四采樣開關、第五采樣開關、第六采樣開關、第一減法器、第二減法器、第二DAC、第三比較器和第二SAR邏輯電路，所述第三采樣開關的第一端與第一比較器的正輸入端連接，所述第三采樣開關的第二端與第一減法器的正輸入端連接，所述第四采樣開關的第一端與第二比較器的正輸入端連接，所述第四采樣開關的第二端與第二減法器的正輸入端連接，所述第一減法器的負輸入端與第一比較器的負輸入端連接，所述第二減法器的負輸入端與第二比較器的負輸入端連接，所述第一減法器的輸出端與第五采樣開關的第一端連接，所述第二減法器的輸出端與第六采樣開關的第一端連接，所述第五采樣開關的第二端和第六采樣開關的第二端分別與第二DAC的輸入端連接，所述第二DAC的第一輸出端與第三比較器的正輸入端連接，所述第二DAC的第二輸出端與第三比較器的負輸入端連接，所述第三比較器與第二SAR邏輯電路連接。