[發明專利]循環轉換SAR ADC電路、SAR ADC方法

在審

• 申請號: 202111111399.7
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113572475A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 劉森;李建平;段花花;班桂春;羅建富
• 申請（專利權）人: 微龕（廣州）半導體有限公司
• 主分類號: H03M1/46
• 分類號: H03M1/46
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種循環轉換SAR ADC電路，其特征在于，所述循環轉換SAR ADC電路至少包括：第一采樣開關、第二采樣開關、第一數模轉換單元、第二數模轉換單元、殘差信號放大反饋單元、比較器及SAR控制邏輯單元，其中：

所述第一采樣開關用于接收差分信號的正端輸入；

所述第二采樣開關用于接收差分信號的負端輸入；

所述第一數模轉換單元連接于所述第一采樣開關及所述殘差信號放大反饋單元的第一輸出端，用于數模轉換；

所述第二數模轉換單元連接于所述第二采樣開關及所述殘差信號放大反饋單元的第二輸出端，用于數模轉換；

所述殘差信號放大反饋單元連接于所述第一數模轉換單元及所述第二數模轉換單元的輸出端，用于對所述第一數模轉換單元及所述第二數模轉換單元輸出的殘差信號進行采樣和放大，并分別反饋至所述第一數模轉換單元及所述第二數模轉換單元的輸入端；

所述比較器的第一輸入端連接于所述第一數模轉換單元的輸出端，第二輸入端連接于所述第二數模轉換單元的輸出端，用于對所述第一數模轉換單元及所述第二數模轉換單元的輸出信號進行比較，并輸出比較結果；

所述SAR控制邏輯單元連接于所述比較器的輸出端，基于所述比較結果輸出數字信號并產生所述第一數模轉換單元及所述第二數模轉換單元的切換控制信號。

2.根據權利要求1所述的循環轉換SAR ADC電路，其特征在于：所述殘差信號放大反饋單元包括：第一殘差采樣開關、第二殘差采樣開關、可編程增益放大器、第一反饋開關、第二反饋開關、第一殘差信號采樣電容及第二殘差信號采樣電容；所述可編程增益放大器的第一輸入端經由所述第一殘差采樣開關連接所述第一數模轉換單元的輸出端，第二輸入端經由所述第二殘差采樣開關連接所述第二數模轉換單元的輸出端，第一輸出端經由所述第一反饋開關連接所述第一數模轉換單元的輸入端，第二輸出端經由所述第二反饋開關連接所述第二數模轉換單元的輸入端；所述可編程增益放大器的第一輸入端與第一輸出端同相，第二輸入端與第二輸出端同相；所述第一殘差信號采樣電容的上極板連接所述可編程增益放大器的第一輸入端，下極板連接參考地；所述第二殘差信號采樣電容的上極板連接所述可編程增益放大器的第二輸入端，下極板連接參考地。

3.根據權利要求2所述的循環轉換SAR ADC電路，其特征在于：所述可編程增益放大器的放大倍數為2^L，其中，L為所述循環轉換SAR ADC電路的位數。

4.根據權利要求2所述的循環轉換SAR ADC電路，其特征在于：所述第一殘差采樣開關與所述第二殘差采樣開關同步導通，同步斷開；所述第一反饋開關與所述第二反饋開關同步導通，同步斷開。

5.根據權利要求1所述的循環轉換SAR ADC電路，其特征在于：所述第一數模轉換單元與所述第二數模轉換單元均包括第一電容及L-1個權重位電容；所述第一電容的上極板連接于對應采樣開關與所述比較器輸入端之間，下極板連接參考地；各所述權重位電容的上極板連接于對應采樣開關與所述比較器輸入端之間，下極板分別通過一切換開關連接正相參考電壓、反相參考電壓或共模電壓；各所述權重位電容的權重從低到高以2為等比系數依次遞增，其中，L為所述循環轉換SAR ADC電路的位數。

6.根據權利要求1所述的循環轉換SAR ADC電路，其特征在于：所述循環轉換SAR ADC電路的位數小于等于8bit。

7.根據權利要求1所述的循環轉換SAR ADC電路，其特征在于：所述循環轉換SAR ADC電路的輸出精度=所述循環轉換SAR ADC電路的位數+所述循環轉換SAR ADC電路的位數×循環轉換次數。

8.一種SAR ADC方法，其特征在于：所述SAR ADC方法基于如權利要求2-7任意一項所述的循環轉換SAR ADC電路實現，至少包括：

基于所述第一采樣開關及所述第二采樣開關將差分信號采樣至所述第一數模轉換單元及所述第二數模轉換單元，然后進行逐次逼近轉換，輸出第一組數字信號，同時得到第一殘差信號；

基于所述第一殘差采樣開關及所述第二殘差采樣開關對所述第一殘差信號進行采樣，并基于所述可編程增益放大器對采樣到的所述第一殘差信號進行放大；

基于所述第一反饋開關及所述第二反饋開關，將放大后的所述第一殘差信號反饋至所述第一數模轉換單元及所述第二數模轉換單元，并進行逐次逼近轉換，輸出第二組數字信號，同時得到第二殘差信號；

基于所述第一殘差采樣開關及所述第二殘差采樣開關對所述第二殘差信號進行采樣，并基于所述可編程增益放大器對采樣到的所述第二殘差信號進行放大；

基于所述第一反饋開關及所述第二反饋開關，將放大后的所述第二殘差信號反饋至所述第一數模轉換單元及所述第二數模轉換單元，并進行逐次逼近轉換，輸出第三組數字信號，同時得到第三殘差信號；

重復對得到的殘差信號進行放大、反饋及逐次逼近轉換操作，其中所述放大、反饋及逐次逼近轉換操作為一次完整的循環轉換；

當達到設定的所述循環轉換次數，結束循環轉換，依次拼接各組數字信號，完成所述SAR ADC的一次完整轉換。