[發(fā)明專利]一種兩步流水工作式模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其工作原理

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110520010.8
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113225087B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李前;陸顥瓚;郭建平
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: H03M1/46
• 分類號: H03M1/46
• 代理公司: 深圳市創(chuàng)富知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

本發(fā)明公開了一種兩步流水工作式模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其工作原理，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(guān)、第二采樣開關(guān)、第一放大器和第二放大器，所述第一采樣開關(guān)與第一放大器的輸入端連接，所述第二采樣開關(guān)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。通過使用本發(fā)明，能夠在提升轉(zhuǎn)換速度的同時節(jié)省電路面積。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在集成電路領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種兩步流水工作式模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其工作原理。

背景技術(shù)

模數(shù)轉(zhuǎn)換器是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電路，逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(SAR ADC)是其一種應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)，具有高精度、低功耗等特點(diǎn)。但是隨著隨分辨率要求的提升，多位逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器由于電容面積成指數(shù)式上升，因此在應(yīng)用場景上受到限制。有的提出了分步式逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，一定程度上減少了面積。但由于其又引入一套逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，所以仍然過大。且兩次進(jìn)行逐次近計算，從而限制了轉(zhuǎn)換速度的提升。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種兩步流水工作式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在提升轉(zhuǎn)換速度的同時節(jié)省電路面積。

本發(fā)明所采用的第一技術(shù)方案是：一種兩步流水工作式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，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(guān)、第二采樣開關(guān)、第一放大器和第二放大器，所述第一采樣開關(guān)與第一放大器的輸入端連接，所述第二采樣開關(guān)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。

進(jìn)一步，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(fù)輸入端和第二比較器的負(fù)輸入端分別與第一DAC的輸出端連接。

進(jìn)一步，所述精量化級模塊包括第三采樣開關(guān)、第四采樣開關(guān)、第五采樣開關(guān)、第六采樣開關(guān)、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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(fù)輸入端與第一比較器的負(fù)輸入端連接，所述第二減法器的負(fù)輸入端與第二比較器的負(fù)輸入端連接，所述第一減法器的輸出端與第五采樣開關(guān)的第一端連接，所述第二減法器的輸出端與第六采樣開關(guān)的第一端連接，所述第五采樣開關(guān)的第二端和第六采樣開關(guān)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(fù)輸入端連接，所述第三比較器與第二SAR邏輯電路連接。

進(jìn)一步，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(shù)轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明所采用的第二技術(shù)方案是：一種兩步流水工作式模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作原理，包括：

S1、第一采樣開關(guān)、第二采樣開關(guān)、第五采樣和第六采樣開關(guān)閉合，第三采樣開關(guān)和第四采樣開關(guān)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(chǎn)生的殘差電壓值輸入至第二DAC；

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