【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路，特别涉及一种高桥接电容匹配度的模数转换器及模数转换器电路。
技术介绍
1、模数转换器(adc)是现代电子系统中不可或缺的组件，它负责将连续的模拟信号转换为离散的数字形式。这一过程对于数据获取、控制系统以及通信技术等领域至关重要，adc也因此成为了模拟电路与数字电路之间的关键接口。在众多类型的adc中，逐次逼近式模数转换器(sar adc)因其简洁的电路设计及低功耗特性而广受青睐，在通信、医疗和传感器等领域得到了广泛应用。
2、sar adc的核心工作原理是通过比较输入的模拟信号与内部生成的参考电压来逐步逼近原始信号的值，并最终输出对应的数字代码。为了实现这一过程，sar adc依赖于一个称为dac(数模转换器)的电容阵列，该阵列负责产生所需的参考电压。然而，随着集成电路技术的不断进步，对adc的尺寸、速度和功耗提出了更高的要求。
3、为了解决这些问题，现代sar adc设计通常采用分段式电容阵列，这种设计将电容阵列分为两大部分：msb(最高有效位)电容阵列和lsb(最低有效位)电容阵列。这两个部分通过一个桥接电容相连，旨在减少整体dac电容阵列所占用的芯片面积。这种结构的优势在于，它能够在保持较高转换速度和较低功耗的同时，显著减小adc的物理尺寸。
4、然而，传统的sar adc桥接方案存在一个主要问题：桥接电容与单位电容之间的比值往往不是整数倍关系。这种非整数倍的关系会导致转换精度的损失，迫使设计师采用额外的修调方案来补偿这一误差，而这样的修调不仅费时费力，修调结果也
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种高桥接电容匹配度的模数转换器及模数转换器电路，能够使桥接电容与单位电容之间的比值成整数倍关系，从而提升桥接电容的匹配度，实现更加精确的电荷重分配。
2、本专利技术提供的基础方案一：
3、一种高桥接电容匹配度的模数转换器电路，包括高位电容阵列、低位电容阵列、桥接单元、比较锁存单元和数字单元；
4、所述高位电容阵列中的输入端口ino、in1、in2和in3分别与外部共模电压端口vcom、参考地端口gnd、参考电压端口vref和模拟输入信号端口vin连接，高位电容阵列中的输出端口out0与桥接单元中的输出端口out0和比较锁存单元中的输入端口ip均连接；
5、所述低位电容阵列中的输入端口in1和in2分别与参考地端口gnd和参考电压端口vref连接，低位电容阵列中的输出端口out0与桥接单元中的输入端口in0连接；
6、所述桥接单元包括桥接电容c6、桥接电容c7、开关sw1和共源极运放a0；所述共源极运放a0的输入端与桥接单元中的输入端口in0连接，输出端与桥接电容c7的一端连接，所述桥接电容c7的另一端与桥接单元中的输出端口out0连接，桥接单元中的输出端口out0与比较锁存单元中的输入端口ip连接；所述桥接电容c6和开关sw1均与共源极运放a0并联；
7、所述比较锁存单元中的输入端口in与外部共模电压端口vcom连接；比较锁存单元中的输出端口vout与数字单元中的输入端口ino连接；比较锁存单元中的输入端口ino与数字单元中的输出端口out0连接；
8、所述数字单元用于通过逐次逼近逻辑将比较锁存单元输出的模拟信号转换为数字信号。
9、进一步，所述高位电容阵列包括一个具有单位电容值的高位冗余电容和若干个以单位电容为基础，依据二进制权重递增的方式排列构成加权电容阵列的高位采样电容；
10、所述高位冗余电容和各高位采样电容的上极板均相连并通过开关swt与外部共模电压端口vcom连接；所述高位冗余电容和各高位采样电容的下极板分别通过一个单刀单掷开关与模拟输入信号端口vin连接；所述高位冗余电容的下极板还通过一个常闭型开关与参考地端口gnd连接；各高位采样电容的下极板还分别通过一个高位电压通断开关与参考电压端口vref连接，还分别通过一个高位参考地通断开关与参考地端口gnd连接。
11、进一步，所述低位电容阵列包括两个具有单位电容值的低位冗余电容和若干个以单位电容为基础，依据二进制权重递增的方式排列构成加权电容阵列的低位采样电容；
12、所述低位冗余电容和各低位采样电容的上极板均相连并与桥接单元中的输入端口in0连接；各低位冗余电容和低位采样电容的下极板分别通过一个低位电压通断开关与参考电压端口vref连接，还分别通过一个低位参考地通断开关与参考电压端口vref连接。
13、进一步，所述数字单元与高位电容阵列和低位电容阵列均连接，并通过多位总线输出的方式控制高位电容阵列中各单刀单掷开关、各常闭型开关、各高位电压通断开关、各高位参考地通断开关、开关swt及低位电容阵列中各低位电压通断开关和各低位参考地通断开关的导通与关断。
14、进一步，所述共源极运放a0包括电流源、pmos管pm0、pmos管pm1、pmos管pm2、pmos管pm3、pmos管pm4、pmos管pm5、nmos管nm0、nmos管nm1和nmos管nm2；
15、所述pmos管pm0、pmos管pm2和pmos管pm4的源极均相连；所述pmos管pm0的栅极与pmos管pm2的栅极和pmos管pm4的栅极均连接，漏极与pmos管pm1的源极连接；所述pmos管pm2的漏极与pmos管pm3的源极连接；所述pmos管pm1的栅极与pmos管pm3的栅极和pmos管pm5的栅极均连接；所述pmos管pm4的漏极与pmos管pm5的源极连接；
16、所述pmos管pm1的漏极与电流源连接；所述pmos管pm3的漏极与nmos管nm0的漏极连接；所述pmos管pm5的漏极与nmos管nm1的漏极和共源极运放a0的输出端均连接；所述nmos管nm0的栅极与nmos管nm1的栅极连接；所述nmos管nm1的源极与nmos管nm2的漏极连接；所述nmos管nm2的栅极与共源极运放a0的输入端连接；所述电流源、nmos管nm0的源极和nmos管nm2的源极均相连并接地。
17、进一步，所述共源极运放a0的输入管工作在亚阈值区。
18、进一步，所述比较锁存单元包括第一级比较器、第二级比较器、第三级比较器、锁存器、sr触发器、开关scoo、开关sco1、开关sco2、开关sco3、开关sco4、开关sco5和开关sco6；
19、第一级比较器中的输入端口+ip与比较锁存单元的输入端口ip连接，输入端口-in与比较锁存单元的输入端口in连接，输入端口+ip与输入端口-in之间连接有开关sco0；第一级比较器中的输出端口+outp与第二级比较器中的输入端口+ip通过校准电容co1连接，校准电容co1和第二级比较器中的输入端口+ip均与开关sco1连接；第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：包括高位电容阵列、低位电容阵列、桥接单元、比较锁存单元和数字单元；
2.根据权利要求1所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：所述高位电容阵列包括一个具有单位电容值的高位冗余电容和若干个以单位电容为基础，依据二进制权重递增的方式排列构成加权电容阵列的高位采样电容；
3.根据权利要求2所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：所述低位电容阵列包括两个具有单位电容值的低位冗余电容和若干个以单位电容为基础，依据二进制权重递增的方式排列构成加权电容阵列的低位采样电容；
4.根据权利要求3所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：所述数字单元与高位电容阵列和低位电容阵列均连接，并通过多位总线输出的方式控制高位电容阵列中各单刀单掷开关、各常闭型开关、各高位电压通断开关、各高位参考地通断开关、开关SWT及低位电容阵列中各低位电压通断开关和各低位参考地通断开关的导通与关断。
5.根据权利要求1所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：所述共源极运放A0包
6.根据权利要求1所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：所述共源极运放A0的输入管工作在亚阈值区。
7.根据权利要求1所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：所述比较锁存单元包括第一级比较器、第二级比较器、第三级比较器、锁存器、SR触发器、开关SCOO、开关SCO1、开关SCO2、开关SCO3、开关SCO4、开关SCO5和开关SCO6；
8.根据权利要求7所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：所述SR触发器包括与非门X13和与非门X14；
9.一种高桥接电容匹配度的模数转换器，其特征在于：采用了上述权利要求1至8中任一项所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路。
...【技术特征摘要】
1.一种高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：包括高位电容阵列、低位电容阵列、桥接单元、比较锁存单元和数字单元；
2.根据权利要求1所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：所述高位电容阵列包括一个具有单位电容值的高位冗余电容和若干个以单位电容为基础，依据二进制权重递增的方式排列构成加权电容阵列的高位采样电容；
3.根据权利要求2所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：所述低位电容阵列包括两个具有单位电容值的低位冗余电容和若干个以单位电容为基础，依据二进制权重递增的方式排列构成加权电容阵列的低位采样电容；
4.根据权利要求3所述的高桥接电容匹配度的模数转换器电路，其特征在于：所述数字单元与高位电容阵列和低位电容阵列均连接，并通过多位总线输出的方式控制高位电容阵列中各单刀单掷开关、各常闭型开关、各高位电压通断开关、各高位参考地通断开关、开关swt及低位电容阵列中各低位电压通断开关和各低位参考地通断开关的导通与关断。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：李方林，李雪，胡锐，袁兴林，朱红星，杨阳，
申请(专利权)人：贵州振华风光半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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