模数转换器及其输入电压检测范围调节方法技术

本发明专利技术提供了一种模数转换器及其输入电压检测范围调节方法

【技术实现步骤摘要】
模数转换器及其输入电压检测范围调节方法


[0001]本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种模数转换器及其输入电压检测范围调节方法
。

技术介绍

[0002]在传感器的信号调理等应用领域，处理的模拟信号是直流信号，对信号的精度有非常高的要求
。
模数转换器
(Analog
‑
Digital Converter
，简称
ADC)
是信号调理通路上的关键模块
。
[0003]随着深亚微米技术的发展，特征尺寸越来越小，数字电路的速度更快，面积更小，但是工作的电压也越低
。
如果数字电路
(SAR Logic)
部分以及模拟电路
(
比较器
)
部分采用小特征尺寸的
MOS
管，那么参考电压
Vref
选取的电压就比较低；而模数转换器能够检测的输入电压范围又被限定在参考电压
Vref
之内，所以采用小特征尺寸的
MOS
管对于某些需要能够检测更大范围的输入电压的应用场景无法实现
。
另外一种做法是提高参考电压
Vref
的值，使之能够覆盖更大的输入电压检测范围，但这样的代价是后续的电路都不能用到较小特征尺寸下的
MOS
管，在速度和面积上有所损失
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种模数转换器及其输入电压检测范围调节方法，可以调节输入电压检测范围，使得输入电压检测范围不再受限于参考电压，主体电路可以选取较小特征尺寸的器件
。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种模数转换器，包括：比较器；采样模块，包括第一采样支路
、
第二采样支路以及采样电压输出控制单元；所述第一采样支路具有第一采样电容，所述第一采样支路用于在采样阶段接收共模电压并对第一输入电压进行采样获取第一采样电压
、
并将所述第一采样电压保持在所述第一采样电容上；所述第二采样支路具有第二采样电容，所述第二采样支路用于在采样阶段接收共模电压并对第二输入电压进行采样获取第二采样电压
、
并将所述第二采样电压保持在所述第二采样电容上，其中，所述第一输入电压与第二输入电为一对差分输入电压信号；所述采样电压输出控制单元，用于在采样阶段结束后将所述第一采样电压提供至所述比较器的第一输入端以及将所述第二采样电压提供至所述比较器的第二输入端；
SAR
逻辑模块，电连接至所述比较器的输出端，用于提供
SAR
逻辑控制信号；第一
DAC
转换模块，具有多个第一转换电容，多个所述第一转换电容的一端电连接至所述比较器的第一输入端，多个所述第一转换电容的另一端根据所述
SAR
逻辑控制信号选择性接收参考电压或电连接至地端；第二
DAC
转换模块，具有多个第二转换电容，多个所述第二转换电容的一端电连接至所述比较器的第二输入端，多个所述第二转换电容的另一端根据所述
SAR
逻辑控制信号选择性电连接至地端或接收参考电压；其中，所述第一采样电容的电容值小于所述第一
DAC
转换模块的多个转换电容的电容值之和，所述第二采样电容的电容值小于所述第二
DAC
转换模块的多个转换电容的电容值之和，从
而增大输入电压检测范围
。
[0006]在一些实施例中，所述输入电压检测范围为：
[
‑
k2*Vref
，
k1*Vref]；其中，
Vref
为所述参考电压，
k1
为所述第一
DAC
转换模块的多个第一转换电容的电容值之和与所述第一采样电容的电容值的比值，
k2
为所述第二
DAC
转换模块的多个第二转换电容的电容值之和与所述第二采样电容的电容值的比值
。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种输入电压检测范围调节方法，采用本专利技术所述的模数转换器；所述方法包括：在采样阶段，采用所述采样模块的第一采样支路接收共模电压并对第一输入电压进行采样获取第一采样电压
、
并将所述第一采样电压保持在所述第一采样电容上，采用所述采样模块的第二采样支路接收共模电压并对第二输入电压进行采样获取第二采样电压
、
并将所述第二采样电压保持在所述第二采样电容上；在采样阶段结束后，采用所述采样模块的采样电压输出控制单元将所述第一采样电压提供至所述比较器的第一输入端以及将所述第二采样电压提供至所述比较器的第二输入端；采用所述
SAR
逻辑模块根据所述比较器的输出生成
SAR
逻辑控制信号；根据所述
SAR
逻辑控制信号，控制所述第一
DAC
转换模块的多个所述第一转换电容选择性接收参考电压或电连接至地端，以及控制所述第二
DAC
转换模块的多个所述第二转换电容选择性电连接至地端或接收参考电压，以对输入电压进行检测；其中，所述第一采样电容的电容值小于所述第一
DAC
转换模块的多个转换电容的电容值之和，所述第二采样电容的电容值小于所述第二
DAC
转换模块的多个转换电容的电容值之和，从而增大输入电压检测范围
。
[0008]上述技术方案，通过引入采样模块，在采样阶段对输入电压进行采样并将获取的采样电压保持在采样模块的采样电容上，并在采样阶段结束后将采样电压提供至比较器，并配置采样电容的电容值小于相应
DAC
转换模块的转换电容的电容值之和，可以调节输入电压检测范围，使得输入电压检测范围不再受限于参考电压，在增大输入电压检测范围的同时主体电路可以选取较小特征尺寸的器件
。
[0009]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术
。
对于相关领域普通技术人员已知的技术
、
方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术
、
方法和设备应当被视为授权说明书的一部分
。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术的实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图
。
[0011]图1～图2为现有技术中模数转换器的实施例的示意图；
[0012]图3为本专利技术所述模数转换器一实施例的示意图；
[0013]图4为本专利技术所述输入电压检测范围调节方法的流程图
。
具体实施方式
[0014]下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种模数转换器，其特征在于，包括：比较器；采样模块，包括第一采样支路
、
第二采样支路以及采样电压输出控制单元；所述第一采样支路具有第一采样电容，所述第一采样支路用于在采样阶段接收共模电压并对第一输入电压进行采样获取第一采样电压
、
并将所述第一采样电压保持在所述第一采样电容上；所述第二采样支路具有第二采样电容，所述第二采样支路用于在采样阶段接收共模电压并对第二输入电压进行采样获取第二采样电压
、
并将所述第二采样电压保持在所述第二采样电容上，其中，所述第一输入电压与第二输入电压为一对差分输入电压信号；所述采样电压输出控制单元，用于在采样阶段结束后将所述第一采样电压提供至所述比较器的第一输入端以及将所述第二采样电压提供至所述比较器的第二输入端；
SAR
逻辑模块，电连接至所述比较器的输出端，用于提供
SAR
逻辑控制信号；第一
DAC
转换模块，具有多个第一转换电容，多个所述第一转换电容的一端电连接至所述比较器的第一输入端，多个所述第一转换电容的另一端根据所述
SAR
逻辑控制信号选择性接收参考电压或电连接至地端；第二
DAC
转换模块，具有多个第二转换电容，多个所述第二转换电容的一端电连接至所述比较器的第二输入端，多个所述第二转换电容的另一端根据所述
SAR
逻辑控制信号选择性电连接至地端或接收参考电压；其中，所述第一采样电容的电容值小于所述第一
DAC
转换模块的多个转换电容的电容值之和，所述第二采样电容的电容值小于所述第二
DAC
转换模块的多个转换电容的电容值之和，从而增大输入电压检测范围
。2.
根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述第一采样支路与第二采样支路结构相同；所述第一
DAC
转换模块与第二
DAC
转换模块结构相同
。3.
根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述输入电压检测范围的上限值大于所述参考电压，所述输入电压检测范围的下限值小于所述参考电压的负值
。4.
根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述输入电压检测范围为：
[
‑
k2*Vref
，
k1*Vref]
；其中，
Vref
为所述参考电压，
k1
为所述第一
DAC
转换模块的多个第一转换电容的电容值之和与所述第一采样电容的电容值的比值，
k2
为所述第二
DAC
转换模块的多个第二转换电容的电容值之和与所述第二采样电容的电容值的比值
。5.
根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述第一采样支路包括第一开关
、
第二开关以及所述第一采样电容，在采样阶段所述第一开关
、
第二开关闭合，所述第一采样电容通过所述第二开关接收所述共模电压，并通过所述第一开关对所述第一输入电压进行采样获取第一采样电压
、
并将所述第一采样电压保持在所述第一采样电容上，在采样阶段结束后所述第一开关
、
第二开关断开；所述第二采样支路包括第三开关
、
第四开关以及所述第二采样电容，在采样阶段所述第三开关
、
第四开关闭合，所述第二采样电容通过所述第四开关接收所述共模电压，并通过所述第三开关对所述第二输入电压进行采样获取第二采样电压
、
并将所述第二采样电压保持在所述第二采样电容上，在采样阶段结束后所述第三开关
、
第四开关断开；所述采样电压输出控制单元包括第五开关，在采样阶段所述第五开关断开，在采样阶
段结束后所述第五开关闭合以将所述第一采样电压提供至所述比较器的第一输入端以及将所述第二采样电压提供至所述比较器的第二输入端
。6.
根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述第一
DAC
转换模块具有多个第一转换支路，每一所述第一转换支路包括串联的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏，
申请(专利权)人：上海兴感半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：