[發(fā)明專利]一種基于雙輸入比較器的二階全無源噪聲整形SAR ADC

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110979375.7
• 申請(qǐng)日: 2021-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN113676181B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳建輝;孫志偉;黃毅;魏曉彤;張力振;李紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H03M1/08
• 分類號(hào): H03M1/08;H03M1/46
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國(guó)強(qiáng)

1.一種基于雙輸入比較器的二階全無源噪聲整形SAR ADC，其特征在于：包括基本的SAR ADC模塊和余量處理電路，所述基本的SAR ADC模塊包括采樣開關(guān)、DAC電容陣列、比較器和控制邏輯，所述余量處理電路包括四個(gè)余量采樣電容、第一次積分電容、第二次積分電容、時(shí)鐘以及各電容對(duì)應(yīng)的控制開關(guān)，其中，四個(gè)余量采樣電容分別為Cresn1、Cresn2、Cresp1和Cresp2，跨接在上、下兩個(gè)DAC電容陣列上極板間，用于采樣SAR ADC轉(zhuǎn)換之后的余量電壓；第一次積分電容包括N端第一次的積分電容Cint1N和P端第一次的積分電容Cint1P，第二次積分電容包括N端第二次積分的積分電容Cint2N1和Cint2N2、P端第二次積分的積分電容Cint2P1和Cint2P2；所述時(shí)鐘包括時(shí)鐘S0、時(shí)鐘S1、時(shí)鐘S2，時(shí)鐘S0控制整個(gè)SAR ADC的工作，包括對(duì)余量電壓的采樣，時(shí)鐘S1控制余量采樣電容與第一次積分電容的第一次積分，時(shí)鐘S2控制余量采樣電容與第二次積分電容的第二次積分；

所述噪聲整形SAR ADC的工作時(shí)序?yàn)椋和ㄟ^不同電容對(duì)應(yīng)的開關(guān)來控制余量電壓的積分以及無源信號(hào)-積分電壓的求和，從而達(dá)到單支路實(shí)現(xiàn)二階無源噪聲整形效果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙輸入比較器的二階全無源噪聲整形SAR ADC，其特征在于：所述噪聲整形SAR ADC的工作時(shí)序包括以下階段：

階段A，SAR ADC轉(zhuǎn)換階段；

階段B，無源積分階段；

階段C，輸入信號(hào)-兩次積分結(jié)果求和，進(jìn)行下一次SAR ADC的轉(zhuǎn)換。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙輸入比較器的二階全無源噪聲整形SAR ADC，其特征在于：所述階段A具體為：

輸入信號(hào)Vip和Vin通過底極板采樣方式被采樣，然后SAR ADC對(duì)其進(jìn)行量化，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)數(shù)字碼，轉(zhuǎn)換完成后在上、下兩個(gè)DAC電容陣列上極板產(chǎn)生余量電壓，由于余量采樣電容跨接在兩個(gè)DAC電容陣列上極板之間，所以轉(zhuǎn)換完之后余量電容兩端的壓差是單端余量電壓的兩倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙輸入比較器的二階全無源噪聲整形SAR ADC，其特征在于：所述階段B具體為：

階段B1，第一次無源積分階段：

對(duì)采樣得到的二倍余量電壓進(jìn)行第一次無源積分，基于電荷守恒，對(duì)余量電容和積分電容上電荷進(jìn)行電荷重分配，在電容兩端建立一個(gè)新的壓差，從而完成第一次積分；

階段B2，第二次無源積分階段：

將第一次無源積分結(jié)果作為無源積分器輸入進(jìn)行第二次無源積分，原理與第一次積分相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙輸入比較器的二階全無源噪聲整形SAR ADC，其特征在于：所述階段C具體為：

無源積分階段結(jié)束之后，時(shí)鐘S1、S2均為低電平，此時(shí)Cint1N上存儲(chǔ)第一次的積分結(jié)果，Cint2N1和Cint2N2上存儲(chǔ)第二次的積分結(jié)果；緊接著時(shí)鐘S0變成高電平，進(jìn)行下一次SAR ADC轉(zhuǎn)換，此時(shí)余量電容重新跨接到兩個(gè)DAC電容陣列上極板之間，用于采樣轉(zhuǎn)換后余量電壓，同時(shí)積分電容Cint1N、Cint2N1和Cint2N2串聯(lián)，利用單個(gè)支路實(shí)現(xiàn)了輸入信號(hào)與兩次積分結(jié)果的疊加作為比較器輸入。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于雙輸入比較器的二階全無源噪聲整形SAR ADC，其特征在于：所述比較器為雙輸入比較器。