逐次逼近寄存器型模拟数字转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种逐次逼近寄存器型模拟数字转换器，包括电容阵列、比较器、逻辑控制模块、噪声平均模块和加法器；电容阵列用于采样第一输入电压和第二输入电压并输出第一采样电压和第二采样电压；比较器用于进行比较并输出比较结果；逻辑控制模块用于基于比较结果输出逻辑控制信号至电容阵列；逻辑控制模块还用于分别输出比较结果中的第一数字量至加法器和比较结果中的第二数字量至噪声平均模块；噪声平均模块用于将位转换噪声进行平均并输出平均噪声量；加法器用于将第一数字量和平均噪声量相加以得到对应的数字信号。本发明专利技术通过增加噪声平均模块对位转换噪声进行平均，抑制了位转换噪声，提升了逐次逼近寄存器型模拟数字转换器的SNR。转换器的SNR。转换器的SNR。

【技术实现步骤摘要】
逐次逼近寄存器型模拟数字转换器


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，尤其涉及一种逐次逼近寄存器型模拟数字转换器。

技术介绍

[0002]SAR(逐次逼近寄存器型)ADC(模拟数字转换器)是采样速率低于5Msps(每秒百万次采样)的中等至高分辨率应用的常见结构。SAR ADC的分辨率一般为8位至16位，具有低功耗、小尺寸等特点。这些特点使该类型ADC具有很宽的应用范围，例如便携/电池供电仪表、生物医疗、工业控制和数据/信号采样等。SNR(信噪比)是ADC的重要指标，直接决定了ADC产品的精度，它是信号与噪声的功率之比，其中噪声包括量化噪声与电路噪声，量化噪声由ADC的精度决定，电路噪声包括采样噪声、转换噪声、基准源噪声等。转换噪声和基准源噪声则会影响每次bit
‑
trial(位转换)的结果，导致比较出错，从而引起CDAC(电容阵列)的输出电压不能收敛于|LSB|(最低有效位)内，SNR降低。由于SAR ADC的精度和CDAC结构确定后，采样噪声也就是固定的确定值，因此，可以通过优化bit
‑
trial过程中的噪声来优化SNR，从而提高SAR ADC的实测精度。
[0003]现有技术中，通过提升ADC的设计精度以降低bit
‑
trial过程中的噪声，但是提升ADC的设计精度也增加了其他电路模块的设计难度，SNR的改善作用也有限。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中逐次逼近寄存器型模拟数字转换器的位转换噪声抑制能力低，SNR改善不明显的缺陷，提供一种逐次逼近寄存器型模拟数字转换器。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]一种逐次逼近寄存器型模拟数字转换器，包括电容阵列、比较器、逻辑控制模块、噪声平均模块和加法器；
[0007]所述电容阵列用于采样第一输入电压和第二输入电压并输出与所述第一输入电压和所述第二输入电压相对应的第一采样电压和第二采样电压至所述比较器；
[0008]所述比较器用于对所述比较器输入端进行比较并输出比较结果至所述逻辑控制模块；
[0009]所述逻辑控制模块用于基于所述比较结果输出逻辑控制信号至所述电容阵列以调节所述比较器输入端的差值；
[0010]所述逻辑控制模块还用于分别输出所述比较结果中的第一数字量至所述加法器和所述比较结果中的第二数字量至所述噪声平均模块；
[0011]所述噪声平均模块用于将所述第二数字量对应的位转换噪声进行平均并输出平均噪声量；
[0012]所述加法器用于将所述第一数字量和所述平均噪声量相加以得到所述第一输入电压和所述第二输入电压相对应的数字信号。
[0013]优选地，所述电容阵列包括至少一第一采样电容、至少一第二采样电容、分别与所述第一采样电容和所述第二采样电容相对应的对应开关、第一采样控制开关和第二采样控制开关；
[0014]所述第一采样控制开关的一端与所述第一输入电压连接，所述第二采样控制开关的一端与所述第二输入电压连接，所述第一采样控制开关的另一端与所述比较器的正输入端连接，所述第二采样控制开关的另一端与所述比较器的负输入端连接，所述第一采样控制开关和所述第二采样控制开关的另一端均用于接收第一采样控制信号；
[0015]所述第一采样电容的上极板与所述比较器的正输入端连接，所述第一采样电容的下极板与对应的所述对应开关的固定端连接，所述第二采样电容的上极板与所述比较器的负输入端连接，所述第二采样电容的下极板与对应的所述对应开关的固定端连接；
[0016]所有与所述第一采样电容和所述第二采样电容相对应的对应开关的可动端均用于接收所述逻辑控制信号，并基于所述逻辑控制信号连接地或参考电压以调节所述比较器输入端的差值。
[0017]优选地，所述电容阵列还包括至少一第一重复电容、至少一第二重复电容、分别与所述第一重复电容和所述第二重复电容相对应的对应开关、第三采样控制开关和第四采样控制开关；
[0018]所述第三采样控制开关的一端与所述比较器的正输入端连接；
[0019]所述第三采样控制开关的另一端与所述第一重复电容的上极板连接；
[0020]所述第一重复电容的下极板与对应的所述对应开关的固定端连接；
[0021]所述第四采样控制开关的一端与所述比较器的负输入端连接；
[0022]所述第四采样控制开关的另一端与所述第二重复电容的上极板连接；
[0023]所述第二重复电容的下极板与对应的所述对应开关的固定端连接；
[0024]所述第三采样控制开关和所述第四采样控制开关的另一端均用于接收第二采样控制信号；
[0025]所有与所述第一重复电容和所述第二重复电容相对应的所述对应开关的可动端均用于接收所述逻辑控制信号，并基于所述逻辑控制信号连接地或参考电压以调节所述比较器输入端的差值。
[0026]优选地，所述第一采样电容和所述第二采样电容采样的电压经所述比较器输出的结果与所述第一数字量相对应。
[0027]优选地，所述第一重复电容和所述第二重复电容的量化输出结果与所述第二数字量相对应；
[0028]和/或，
[0029]所述第一重复电容和所述第二重复电容的数量相等。
[0030]优选地，所述逐次逼近寄存器型模拟数字转换器还包括校准模块；
[0031]所述逻辑控制模块还用于输出所述比较结果中的第三数字量至所述校准模块；
[0032]所述校准模块用于基于所述第三数字量产生校准码；
[0033]所述加法器用于将所述第一数字量、所述平均噪声量和所述校准码相加以得到所述第一输入电压和所述第二输入电压相对应的校准后的数字信号。
[0034]优选地，所述电容阵列还包括至少一第一冗余电容、至少一第二冗余电容、与所述
第一冗余电容和所述第二冗余电容对应的对应开关、第五采样控制开关和第六采样控制开关；
[0035]所述第五采样控制开关的一端与所述比较器的正输入端连接；
[0036]所述第五采样控制开关的另一端与所述第一冗余电容的上极板连接；
[0037]所述第一冗余电容的下极板与对应的所述对应开关的固定端连接；
[0038]所述第六采样控制开关的一端与所述比较器的负输入端连接；
[0039]所述第六采样控制开关的另一端与所述第二冗余电容的上极板连接；
[0040]所述第二冗余电容的下极板与对应的所述对应开关的固定端连接；
[0041]所述第五采样控制开关和所述第六采样控制开关的另一端均用于接收所述第二采样控制信号；
[0042]所有与所述第一冗余电容和所述第二冗余电容相对应的所述对应开关的可动端均用于接收所述逻辑控制信号，并基于所述逻辑控制信号连接地或参考电压以调节所述比较器输入端的差值。
[0043]优选地，所述第一冗余电容和所述第二冗余电容的量化输出结果与相邻高位的所述第一采样电容和所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逐次逼近寄存器型模拟数字转换器，其特征在于，包括电容阵列、比较器、逻辑控制模块、噪声平均模块和加法器；所述电容阵列用于采样第一输入电压和第二输入电压并输出与所述第一输入电压和所述第二输入电压相对应的第一采样电压和第二采样电压至所述比较器；所述比较器用于对所述第一采样电压和所述第二采样电压进行比较并输出比较结果至所述逻辑控制模块；所述逻辑控制模块用于基于所述比较结果输出逻辑控制信号至所述电容阵列以调节所述比较器输入端的差值；所述逻辑控制模块还用于分别输出所述比较结果中的第一数字量至所述加法器和所述比较结果中的第二数字量至所述噪声平均模块；所述噪声平均模块用于将所述第二数字量对应的位转换噪声进行平均并输出平均噪声量；所述加法器用于将所述第一数字量和所述平均噪声量相加以得到所述第一输入电压和所述第二输入电压相对应的数字信号。2.如权利要求1所述的逐次逼近寄存器型模拟数字转换器，其特征在于，所述电容阵列包括至少一第一采样电容、至少一第二采样电容、分别与所述第一采样电容和所述第二采样电容相对应的对应开关、第一采样控制开关和第二采样控制开关；所述第一采样控制开关的一端与所述第一输入电压连接，所述第二采样控制开关的一端与所述第二输入电压连接，所述第一采样控制开关的另一端与所述比较器的正输入端连接，所述第二采样控制开关的另一端与所述比较器的负输入端连接，所述第一采样控制开关和所述第二采样控制开关的另一端均用于接收第一采样控制信号；所述第一采样电容的上极板与所述比较器的正输入端连接，所述第一采样电容的下极板与对应的所述对应开关的固定端连接，所述第二采样电容的上极板与所述比较器的负输入端连接，所述第二采样电容的下极板与对应的所述对应开关的固定端连接；所有与所述第一采样电容和所述第二采样电容相对应的对应开关的可动端均用于接收所述逻辑控制信号，并基于所述逻辑控制信号连接地或参考电压以调节所述比较器输入端的差值。3.如权利要求2所述的逐次逼近寄存器型模拟数字转换器，其特征在于，所述电容阵列还包括至少一第一重复电容、至少一第二重复电容、分别与所述第一重复电容和所述第二重复电容相对应的对应开关、第三采样控制开关和第四采样控制开关；所述第三采样控制开关的一端与所述比较器的正输入端连接；所述第三采样控制开关的另一端与所述第一重复电容的上极板连接；所述第一重复电容的下极板与对应的所述对应开关的固定端连接；所述第四采样控制开关的一端与所述比较器的负输入端连接；所述第四采样控制开关的另一端与所述第二重复电容的上极板连接；所述第二重复电容的下极板与对应的所述对应开关的固定端连接；所述第三采样控制开关和所述第四采样控制开关的另一端均用于接收第二采样控制信号；所有与所述第一重复电容和所述第二重复电容相对应的所述对应开关的可动端均用于接收所述逻辑控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭传伟，张辉，富浩宇，李婧，江轩，刘炜恒，
申请(专利权)人：上海贝岭股份有限公司，
类型：发明
国别省市：