模拟/数字转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种模拟/数字转换器。该模拟/数字转换器包括：第一模拟/数字转换单元，其在第一时段内对所接收到的第一模拟输入电压执行数字转换；第二模拟/数字转换单元，其在不同于第一时段的第二时段内对所接收到的第二模拟输入电压执行数字转换；以及连接所述第一模拟/数字转换单元和所述第二模拟/数字转换单元的第一耦合电容器，并且其中，所述第二模拟/数字转换单元通过所述第一耦合电容器接收第一残余电压作为所述第二模拟输入电压，该第一残余电压是在所述第一模拟/数字转换单元中被执行了数字转换的所述第一模拟输入电压的剩余电压。

【技术实现步骤摘要】
模拟/数字转换器
本文中所讨论的实施例涉及一种模拟/数字转换器(ADC)。
技术介绍
ADC已广泛用在各个领域中，并且例如已经开始内置于电池供电的便携式电子设备、用于各种电子装置的微控制器单元(MCU)等中。因此，期望减小ADC的功耗和封装(footprint)。在现有技术中，例如，作为具有低功耗的ADC，已知使用电容器数字/模拟转换器(电容器DAC)的逐次逼近寄存器(SAR)型ADC。这样的SARADC包括电容器DAC、比较器和控制逻辑电路(SAR逻辑电路)，并且通过将比较器所进行的比较处理重复若干次来改善分辨率。另外，在现有技术中，例如，提出了流水线型ADC，在该流水线型ADC中，多个模数(AD)转换单元在多级中彼此连接并执行流水线操作，使得在保持操作速度的同时降低比较器的数量。另外，近来，为了改善流水线型ADC的功耗和处理速度，提出了一种流水线型SARADC。在现有技术中，提出了各种ADC，诸如流水线型SARADC以及其中所使用的电容器ADC(开关式电容器电路)的电容器失配降低的SARADC。以下为现有技术：C.P.Hurrell等人发表在IEEE固态电路杂志的2010年12月的第45卷第12期上的“An18b12.5MS/sADCWith93dBSNR,”；M.Furuta等人发表在IEEE固态电路杂志的2011年6月的第46卷第6期上的“A10-bit,40-MS/s,12.1mWPipelinedSARADCUsingSingle-Ended1.5-bit/cycleConversionTechnique,”；以及Y.Chen等人在2009年9月的IEEE2009定制集成电路会议(CICC)的第279-282页上发表的“SplitCapacitorDACMismatchCalibrationinSuccessiveApproximationADC,”。在现有技术中，提出了如下流水线型SARADC，该流水线型SARADC包括多个级中的模数转换单元，以及设置在用于执行流水线处理的模数转换单元的各级之间的放大器。设置在各级之间的放大器(残差放大器)接收已在前一模数转换单元中就特定位部分对其执行了数字转换的模拟信号的剩余模拟信号(残余电压)作为输入、对残余电压进行放大，并且将放大后的电压输出到后一模数转换单元。然而，由于设置在各级之间的残差放大器导致功耗和封装增加，因此例如在内置于电池供电的便携式电子设备、MCU等中的ADC中存在问题。
技术实现思路
实施例的目的在于提供一种能够降低模拟/数字转换器的功耗和模拟/数字转换器的封装的模拟/数字转换器。根据本专利技术的一方面，一种模拟/数字转换器包括：第一模拟/数字转换单元，第一模拟/数字转换单元被配置成在第一时段内对所接收到的第一模拟输入电压执行数字转换，第一模拟/数字转换单元包括第一电容器数字/模拟转换器；第二模拟/数字转换单元，第二模拟/数字转换单元被配置成在不同于第一时段的第二时段内对所接收到的第二模拟输入电压执行数字转换，第二模拟/数字转换单元包括第二电容器数字/模拟转换器；以及被配置成连接第一模拟/数字转换单元和第二模拟/数字转换单元的第一耦合电容器，其中，第二模拟/数字转换单元被配置成通过第一耦合电容器接收第一残余电压作为第二模拟输入电压，第一残余电压是第一模拟输入电压的剩余电压，并且其中，第二电容器数字/模拟转换器被配置成：包括被配置成串联连接至第一耦合电容器的参考电压调节电容器；并且使用与第一电容器数字/模拟转换器共同的参考电压。附图说明图1是示出流水线型SARADC的示例的框图；图2是示出根据第一实施例的ADC的电路图；图3是示出图2所示的ADC的操作的电路图；图4是示出图3所示的ADC的操作的时序图；图5是示出根据第二实施例的ADC的电路图；图6是示出图5所示的ADC的操作的时序图；图7是示出根据第三实施例的AD转换器的电路图；图8是示出用于生成在图7所示的ADC的第二级中所使用的参考电压的电路的图；图9是示出根据第四实施例的ADC的电路图；以及图10是示出图9所示的ADC的操作的时序图。具体实施方式这里，参照图1描述流水线型SARADC的示例和流水线型SARADC的问题，并且稍后详细描述ADC的实施例。图1是示出包括两个流水线级(模数转换单元)的流水线型SARADC的框图。在图1中，流水线型SARADC包括第一模数转换单元101、第二模数转换单元102、放大器(残差放大器：Amp)103和逻辑电路单元104。如图1所示，第一模数转换单元101包括电容器DAC111、比较器112和逻辑电路(SAR逻辑电路)113。类似地，第二模数转换单元102包括电容器DAC121、比较器122和SAR逻辑电路123。第一模数转换单元101接收输入模拟信号(电压)Vin并就特定位部分将该信号转换为数字数据。另外，第二模数转换单元102通过放大器103接收来自第一模数转换单元101的输出。即，放大器103对剩余电压(残余电压)进行放大，并且第二模数转换单元102接收放大后的电压，其中该剩余电压是通过从输入模拟信号Vin中减去与在第一模数转换单元101中转换的数字数据相对应的电压而获得的。另外，第二模数转换单元102对已由放大器103放大的、第一模数转换单元101的残余电压执行AD转换处理。在逻辑电路单元104中，对已由第一模数转换单元101和第二模数转换单元102转换为数字值的数据执行考虑放大器103的增益等的逻辑处理，并且输出该数据作为数字输出Dout。这里，在第一模数转换单元101和第二级模数转换单元102中的每一个中所执行的AD转换处理与被称为SARADC或电荷再分布SARADC的ADC的处理类似。在参照图1所述的ADC中，在第一模数转换单元101与第二模数转换单元102之间设置用于对第一模数转换单元101中的残余电压进行放大并将放大后的残余电压输出至第二模数转换单元102的放大器103。如上所述，ADC内置于例如电池供电的便携式电子设备、MCU等中，并且期望减小功耗和封装。在实施例中，主要描述了两级流水线型SARADC和三级流水线型SARADC，并且实施例不限于这样说明的示例且可应用于各种ADC。例如，这些实施例还可应用于包括两个模数转换单元(流水线级)和设置在两级的上游或下游的另一模数转换单元系统的ADC。以下参照附图详细描述ADC的实施例。图2是示出根据第一实施例的ADC的电路图，该ADC是包括两个流水线级(模数转换单元)的流水线型SARADC。在图2中，流水线型SARADC包括第一模数转换单元1、第二模数转换单元2和逻辑电路单元4。如图2所示，第一模数转换单元1包括电容器DAC11、比较器12和逻辑电路(SAR逻辑电路)13。另外，第二模数转换单元2包括电容器DAC21、比较器22和SAR逻辑电路23。在第一模数转换单元1与第二模数转换单元2之间设置耦合电容器C01。即，代替以上参照图1所述的残差放大器(放大器103)，在第一模数转换单元1与第二模数转换单元2之间设置耦合电容器C01。第一模数转换单元1中的电容器DAC11包括电容器C11、C12和C13以及开关S111至S113、S121至S123、S131至S133和S10。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟/数字转换器，包括：第一模拟/数字转换单元，其在第一时段内对所接收到的第一模拟输入电压执行数字转换；第二模拟/数字转换单元，其在不同于所述第一时段的第二时段内对所接收到的第二模拟输入电压执行数字转换；以及连接所述第一模拟/数字转换单元和所述第二模拟/数字转换单元的第一耦合电容器，并且其中，所述第二模拟/数字转换单元通过所述第一耦合电容器接收第一残余电压作为所述第二模拟输入电压，所述第一残余电压是在所述第一模拟/数字转换单元中被执行了数字转换的所述第一模拟输入电压的剩余电压。

【技术特征摘要】
2012.12.28 JP 2012-2884791.一种模拟/数字转换器，包括：第一模拟/数字转换单元，所述第一模拟/数字转换单元被配置成在第一时段内对所接收到的第一模拟输入电压执行数字转换，所述第一模拟/数字转换单元包括第一电容器数字/模拟转换器；第二模拟/数字转换单元，所述第二模拟/数字转换单元被配置成在不同于所述第一时段的第二时段内对所接收到的第二模拟输入电压执行数字转换，所述第二模拟/数字转换单元包括第二电容器数字/模拟转换器；以及被配置成连接所述第一模拟/数字转换单元和所述第二模拟/数字转换单元的第一耦合电容器，其中，所述第二模拟/数字转换单元被配置成通过所述第一耦合电容器接收第一残余电压作为所述第二模拟输入电压，所述第一残余电压是所述第一模拟输入电压的剩余电压，并且其中，所述第二电容器数字/模拟转换器被配置成：包括被配置成串联连接至所述第一耦合电容器的参考电压调节电容器；并且使用与所述第一电容器数字/模拟转换器共同的参考电压。2.根据权利要求1所述的模拟/数字转换器，其中，所述第二模拟/数字转换单元被配置成对在所述第一模拟/数字转换单元中被执行了数字转换的位之后的较低位执行数字转换。3.根据权利要求1或2所述的模拟/数字转换器，其中，在所述第一时段内，当所述第一模拟/数字转换单元被配置成在对所述第一模拟输入电压执行了数字转换处理之后执行用于将所述第一残余电压移动到所述第一耦合电容器的移动处理时，所述第二模拟/数字转换单元对保持在所述第一耦合电容器中的所述第一残余电压执行采样处理，以及在所述第二时段内，当所述第一模拟/数字转换单元被配置成对所述第一模拟输入电压执行采样处理时，所述第二模拟/数字转换单元被配置成执行所述第一残余电压的数字转换处理。4.根据权利要求3所述的模拟/数字转换器，其中，在所述第二时段内，当所述第二模拟/数字转换单元是最终的模拟/数字转换单元时，所述第二模拟/数字转换单元被配置成在执行了所述第一残余电压的数字转换处理之后执行重置处理。5.根据权利要求1所述的模拟数字转换器，其中，所述第一模拟/数字转换单元和所述第二模拟/数字转换单元中的每一个均包括：所述第一电容器数字/模拟转换器和所述第二电容器数字/模拟转换器，所述第一电容器数字/模拟转换器和所述第二电容器数字/模拟转换器各自包括多个电容器和多个开关，比较器，所述比较器被配置成对所述第一电容器数字/模拟转换器和所述第二电容器数字/模拟转换器各自输出的电压进行比较，以及逻辑电路，所述逻辑电路被配置成接收所述比较器的比较结果、控制所述第一电容器数字/模拟转换器和所述第二电容器数字/模拟转换器各自的所述多个开关、并输出数字信号。6.根据权利要求1所述的模拟/数字转换器，还包括：第k-1个模拟/数字转换单元，所述第k-1个模拟/数字转换单元被配置成对所接收到的第k-1个模拟输入电压执行数字转换；第k个模拟/数字转换单元，所述第k个模拟/数字转换单元被配置成对所接收到的第k个模拟输入电压执行数字转换；以及第k-1个耦合电容器，所述第k-1个耦合电容器被配置成在k为3以上的整数的情况下连接所述k-1个模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琰斐，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP