一种两步式ADC的采样电阻排布结构的制作方法

本实用新型属于芯片技术领域，更具体地说，涉及一种两步式ADC的采样电阻排布结构。

背景技术：

随着MCU功能的加强，以及广大用户的实践经验，直接使用MCU来做电容触摸屏的技术已经成熟，其中最典型最可靠的是使用模/数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)做的方案。在ADC的电路的设计中时常用到电阻阵列，这些电阻横向和纵向各分布若干个，一般来说，传统ADC电路中的电阻的布局方式是按顺序简单排列，然后逐个电阻一个个、一排排地经过，这样的布局方式存在的缺点是：在边缘临近效应的存在之下，ADC整体或累积非线性系数按照电阻经过的顺序会一个接一个地进行累加，该失配系数会不断累积，最前端的电阻与最后端的电阻误差较大，导致ADC的指标较差。为了减小电阻间的失配并提高积分非线性、微分非线性指标，有必要提出一种有效的解决办法。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对现有技术中电阻失配的问题，本实用新型提供一种两步式ADC的采样电阻排布结构。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：一种两步式ADC的采样电阻排布结构，包括依次串接的32个规格相同的电阻，记为C类电阻，其中，C类电阻分为4列，每列8个，四列电阻形成的排布结构为H0L0L0H0，其中，两列H0串接、两列L0串接后，再串接在一起。本专利中的C1-C32分别代表C部分的32个电阻，构成5位的比较基准，C1～C16 与C17～C32之间的匹配程度决定了最高位的精度，按照上述排列方式，呈现了H0L0L0H0(左侧的H0：电阻C1-C8，右侧的H0：电阻C9～C16，左侧的L0：电阻C24～C32，右侧的L0：电阻C25～C32)型的排布，满足中心对称的要求，能够取得很好的匹配效果。

进一步地，每列中的8个电阻平均分为两组，同一组中的相邻电阻依次串接；对于两列H0，各列中，每组电阻至少与另外一列中的其中一组电阻串接；对于两列L0，各列中，每组电阻至少与另外一列中的其中一组电阻串接。C1～C8与C9～C16之间的匹配程度决定了一半的次高位的精度，C17～C24与C25～C32之间的匹配程度决定了另一半次高位的精度，上述排列方式使至少一半的次高位电阻实现了中心匹配，满足中心对称的要求。

进一步地，对于两列H0，16个电阻形成的排布结构为其中，H11、H12、L11、L12分别表示四个电阻串接形成的电阻组，H11与H12串接、L11与L12串接后，再串接在一起。C1～C8与C9～C16之间的匹配程度决定了一半的次高位的精度，上述排列方式对其作了型的排布(H11：电阻C1～C4，H12：电阻C5～C8，L11：电阻：C9～C12；L12：电阻C13～C16)，满足中心对称的要求。

进一步地，对于两列L0，16个电阻形成的排布结构为其中，H21、H22、L21、 L21分别表示四个电阻串接形成的电阻组，H21与H22串接、L21与L22串接后，再串接在一起。C17～C24与C25～C32之间的匹配程度决定了另一半次高位的精度，上述排列方式对其作了型的排布(H21：电阻C17～C20，H22：电阻C21～C24，L21：电阻C25～C28，L22：电阻C29～C32)，满足中心对称的要求。至此，在高位和次高位的电阻均满足了中心对称的要求，取得了很好的匹配效果。

进一步地，对于两列H0的16个电阻形成的排布结构为的情形，C类电阻的串接顺序为，H11→H12→L11→L12→H21→H22→L22→L21。

进一步地，还包括依次串接的16个相同规格的电阻，记为A类电阻，以及依次串接的 32个相同规格的电阻，记为B类电阻；A类电阻、B类电阻、C类电阻形成的排布结构为 B1A1B2H0L0L0H0B3A2B4，其中，B1至B4为4列B类电阻，A1至A2为2列A类电阻，每列8 个电阻；A类电阻、C类电阻、B类电阻依次串接，A类电阻的端部连接电源，B类电阻的端部接地。

进一步地，A类电阻、B电阻分别与C类电阻的连接方式为，A1、A2、C类电阻依次串接，C类电阻、B1、B2、B3、B4依次串接。

进一步地，还包括依次串接的16个相同规格的电阻，记为A类电阻，以及依次串接的 32个相同规格的电阻，记为B类电阻；A类电阻、B类电阻、C类电阻形成的排布结构为 B1A1B2H0L0L0H0B3A2B4，其中，B1至B4为4列B类电阻，A1至A2为2列A类电阻，每列8 个电阻；A类电阻、C类电阻、B类电阻依次串接，A类电阻的端部连接电源，B类电阻的端部接地。

进一步地，对于A类电阻、B类电阻，每一列中的相邻电阻依次串接；A类电阻、B电阻分别与C类电阻的连接方式为，A1、A2、C类电阻依次串接，C类电阻、B1、B2、B3、B4依次串接。

进一步地，对于两列H0的16个电阻形成的排布结构为的情形，A类、B类、C电阻的串接顺序为，A2→A1→H11→H12→L11→L12→H21→H22→L22→L21→B1→B2→B3→B4。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型实现了权重大的部分电阻的良好匹配，同时通过权重低的电阻优化布局，实现了整体的高匹配性和连线的简洁，减少了跨线，有利于减少芯片的制程数，提高性价比；

(2)本实用新型中电阻分压更精确、误差更小，连线更简洁。

附图说明

图1为本实用新型中的电阻串联电路图；

图2为本实用新型中的电阻布局位置图；

图3是本实用新型中电阻布局的位置及连接关系图之一；

图4是本实用新型中电阻布局的位置及连接关系图之二。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

如图1-4所示，本实用新型提供一种两步式ADC的采样电阻排布结构，在本实用新型中， ADC采样两步闪烁ADC结构，采样范围是0.4*VDD～0.8*VDD，基准由VDD电压通过电阻分压取得。因ADC第二步需要比较5位，即32个比较值，所以我们通过32个电阻，将采样范围(0.4*VDD～0.8*VDD)分为32个基准电压；为使32个基准电压在采样范围内，需要在 VDD方向串16个类型相同、尺寸相同的电阻，用于产生基准电路的上限电压([1-0.2]*VDD)；并且在GND方向串32个类型相同、尺寸相同的电阻，用于产生在0.4*VDD～0.8*VDD电压范围内均分的32个电压基准；所以电阻总数为80个。为了区别电阻，将最靠近VDD的16 个电阻叫A类电阻，中间取得32个基准值的电阻叫C类电阻，将最靠近GND的32个电阻叫B类电阻。A、B、C三类电阻，内部都串接起来；A类电阻一端接VDD，另一端接C类的一端，C类电阻的另一端接B类电阻的一端，B类电阻另一端接地。如图1所示。

如图2所示，本专利中的电阻阵列由8行10列组成，A1-A16分别代表A部分的16个电阻，B1-B32分别代表B部分的32个电阻，C1-C32分别代表C部分的32个电阻。这三类电阻中，C类电阻有32个，可构成5位的比较基准，这32个电阻分为四列八行排列在整个电阻阵列的中间位置，四列电阻形成的排布结构为H0L0L0H0，其中，两列H0串接、两列L0串接后，再串接在一起。C1～C16与C17～C32之间的匹配程度决定了最高位的精度，按照上述排列方式，呈现了H0L0L0H0(左侧的H0：电阻C1-C8，右侧的H0：电阻C9～C16，左侧的L0：电阻C24～C32，右侧的L0：电阻C25～C32)型的排布，满足中心对称的要求，能够取得很好的匹配效果。

对于两列H0，16个电阻形成的排布结构为其中，H11、H12、L11、L12分别表示四个电阻串接形成的电阻组，H11与H12串接、L11与L12串接后，再串接在一起。C1～C8 与C9～C16之间的匹配程度决定了一半的次高位的精度，上述排列方式对其作了型的排布(H11：电阻C1～C4，H12：电阻C5～C8，L11：电阻：C9～C12；L12：电阻C13～C16)，满足中心对称的要求。对于两列L0，16个电阻形成的排布结构为其中，H21、H22、 L21、L21分别表示四个电阻串接形成的电阻组，H21与H22串接、L21与L22串接后，再串接在一起。C17～C24与C25～C32之间的匹配程度决定了另一半的次高位的精度，上述排列方式对其作了型的排布(H21：电阻C17～C20，H22：电阻C21～C24，L21：电阻C25～C28， L22：电阻C29～C32)，满足中心对称的要求。至此，在高位和次高位的电阻均满足了中心对称的要求，取得了很好的匹配效果。而余下三位的精度，由于误差对结果的影响较小，可以不作匹配处理。

在C类电阻的两侧各有3列电阻，分别是B类、A类、B类的排列方式，A、B、C三类所有电阻最终的每行的排列顺序为B1A1B2H0L0L0H0B3A2B4，其中，B1至B4为4列B类电阻， A1至A2为2列A类电阻，每列8个电阻；A类电阻、C类电阻、B类电阻依次串接，A类电阻的端部连接电源，B类电阻的端部接地。这样，单独对每一列来说，实现了BABCCCCBAB 结构的中心匹配结构，使A、B、C三部分电阻实现了良好的匹配，可得到更精准的电压范围。

图2示出了本专利中80个电阻的最佳的实际连接方法；80个电阻的连接关系为：VDD →A1→A2→A3→A4→A5→A6→A7→A8→A9→A10→A11→A12→A13→A14→A15→A16→ C1→C2→C3→C4→C5→C6→C7→C8→C9→C10→C11→C12→C13→C14→C15→ C16→C17→C18→C 19→C20→C21→C22→C23→C24→C25→C26→C27→C28→C29 →C30→C31→C32→B1→B2→B3→B4→B5→B6→B7→B8→B9→B10→B11 →B12→B13→B14→B15→B16→B17→B18→B19→B20→B21→B22→B23→ B24→B25→B26→B27→B28→B29→B30→B31→B32→GND。当然，这80个电阻的实际连接方式可以有很多种，图3和图4就分别示出了两种其他方式的连接方式，不过由于并没有完全满足C类32个电阻的高位和次高位的中心对称，因而匹配效果较差。

以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本实用新型的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。