[發(fā)明專利]一種逐次比較型模數(shù)轉換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110649907.0
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113315519A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 車文毅
• 申請（專利權）人: 蘇州裕太微電子有限公司
• 主分類號: H03M1/38
• 分類號: H03M1/38
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 黨蕾

本發(fā)明公開了一種逐次比較型模數(shù)轉換器，屬于集成電路設計領域，包括：多級第一邏輯器和多級第二邏輯器，每一級第一邏輯器包括第一前級電容和第一冗余電容，第一前級電容和第一冗余電容的一端于正輸入信號、參考電壓和接地端之間切換，另一端連接至第一節(jié)點；每一級第二邏輯器包括第二前級電容和第二冗余電容，第二前級電容和第二冗余電容的一端于負輸入信號、參考電壓和接地端之間切換，另一端連接至第二節(jié)點；比較器用于對第一節(jié)點的電壓和第二節(jié)點的電壓進行比較。本發(fā)明的有益效果在于：在每一級前級電容均增加了一個冗余電容，基于二進制搜索算法逐次逼近比較，使得每個逐次比較周期搬運的電荷量等于理想值，提高了轉換器的精度。

技術領域

本發(fā)明涉及集成電路設計領域，具體涉及一種逐次比較型模數(shù)轉換器。

背景技術

模數(shù)轉換器(Analog to Digital Converter，ADC)是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可或缺的轉換電路，是各類數(shù)字系統(tǒng)的前端，其性能至關重要。其中逐次逼近寄存器型模數(shù)轉換器(SAR ADC)占據(jù)著大部分的中等至高分辨率ADC市場。SAR ADC由于其結構簡單、模擬模塊少、面積小、功耗低并且得益于小尺寸先進集成電路工藝，被廣泛應用于低功耗電子設備中。

逐次比較型模數(shù)轉換器(SAR ADC)基于二進制搜索算法逐次逼近輸入模擬信號，內部多為電容陣列作為采樣階段電容和逐次比較階段的可切換電壓的DAC，主要可以分為采樣、清零階段和逐次比較階段；由于在實際電路中的參考電壓V_r和GND并不是理想值，在采樣、清零階段時，電壓相對一直較穩(wěn)定；但在逐次比較階段時，由于電容通道都會被通電，產生強烈的沖擊響應，導致電壓降低，直接降低了比較器的判決精度以及模數(shù)轉換器整體的有效位數(shù)，破壞了二進制的關系，降低了轉換器的精度，SAR ADC的性能嚴重惡化，因此針對以上問題，迫切需要設計出一種逐次比較型模數(shù)轉換器，以滿足實際使用的需要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于，提供一種逐次比較型模數(shù)轉換器，在邏輯器的前級電容旁增加了一個冗余電容，使得每個逐次比較周期搬運的電荷量等于理想值，提高了轉換器的精度。

本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明提供一種逐次比較型模數(shù)轉換器，包括：

多級第一邏輯器，每一級所述第一邏輯器包括一第一前級電容和一第一冗余電容，所述第一邏輯器于一第一比較信號的作用下產生一第一控制信號，用于控制所述第一前級電容和所述第一冗余電容的一端于一正輸入信號、一參考電壓和一接地端之間切換，所述第一前級電容和所述第一冗余電容的另一端連接至一第一節(jié)點；

多級第二邏輯器，每一級所述第二邏輯器包括一第二前級電容和一第二冗余電容，所述第二邏輯器于一第二比較信號的作用下產生一第二控制信號，用于控制所述第二前級電容和所述第二冗余電容的一端于一負輸入信號、所述參考電壓和所述接地端之間切換，所述第二前級電容和所述第二冗余電容的另一端連接至一第二節(jié)點；

一比較器，對所述第一節(jié)點的電壓和所述第二節(jié)點的電壓進行比較，并輸出所述第一比較信號或所述第二比較信號。

優(yōu)選地，每一級所述第一邏輯器和所述第二邏輯器分別還包括：

一控制端，用于接收所述第一比較信號或所述第二比較信號，并于所述第一比較信號或所述第二比較信號的作用下產生所述第一控制信號或所述第二控制信號。

優(yōu)選地，每一級所述第一邏輯器和所述第二邏輯器分別還包括：

一使能端，用于接收前一級所述第一邏輯器或所述第二邏輯器的使能信號；

一輸出端，用于在所述控制端輸出所述第一控制信號或所述第二比較信號的同時，產生所述使能信號，并輸出至后一級所述第一邏輯器或所述第二邏輯器的使能端。