容阵列的电容值大小，加快模数转换器中的电容阵列模块的建立速度，从而进一步提升速度。
[0039]作为优选实施例，所述参考电压Refn_2?Ref 1呈2的指数幂增长，当然，本领域的技术人员在前述优选实施例的基础上，还可以采用其它的倍数来设置参考电压Refn_2?Ref1之间的关系。
[0040]请参考图4和图5所示的多参考电压高速电容阵列，由于整个开关电容阵列采取的是电荷重分布方式，比较过程就是将信号的采样电荷与参考电压在电容上产生的电荷进行比较，传统结构产生电荷的方式是由单一参考电压在相应不同大小的电容上产生电荷，具体结构图如图2所示；而本发明由于引入了多参考电压，因此可以保持各个电容大小一样而产生相应不同的比较参考电压，图4和图5中所采用的多参考电压之间分别满足以下式⑴的关系:
[0041]Ref1= 2Ref 2 =.......2 n^2Ref^= 2 n^2Refn (I)
[0042]采取具有如式(I)关系的参考电压值，可以保证所采用的电容阵列的值都是一致的，因此图4和图5中的电容值具有如式⑵的关系:
[0043]C1= C2= C3......= Cn (2)
[0044]由于在该电容阵列中采取了同样电容值的电容，一方面取同等值的电容阵列能够进行良好的匹配，另一方面更为重要的是，对于Cn= C的电容阵列，其在采样时候整体的电容总量如式(3)所示:
[0045]C+C+C+......C = nC (3)
[0046]而对于如图2所示的传统单一参考电压的电容阵列，其电容总量大小如式(4)所示:
[0047]C+C+2C+......+2n_1C = 2NC (4)
[0048]对比式(3)和式⑷可见，多参考电压的电容阵列相比于传统采样电容阵列的总电容显著减少，因此在采样时候可以达到更高的速度，同时电容的减小也能显著减小整个电容阵列采样时的电荷充放电的功耗。
[0049]综上所述，由于本发明提供的模数转换器采用了双通道逐次比较型结构，因此在整个模数转换器中仅仅只有比较器消耗功耗，并且比较器在两个通道间完成了复用，在高速的前提下，具有其它类型模数转换器所不具有的低功耗性能，因此具有显著的高速度和低功耗的特点。
[0050]同时，本发明结合双通道时分交织异步逐次比较单元和多参考电压高速电容阵列的特点，利用双通道之间转换复用，减少了数字逻辑模块的消耗时间和采样电容的大小，提供了一款高速度和低功耗的模数转换器。
[0051]以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。
【主权项】
1.双通道时分交织结构异步逐次比较型模数转换器，其特征在于，包含时分交织异步逐次比较单元，该时分交织异步逐次比较单元包括采样开关SidP S2tl,电容阵列CjP电容阵列已^启动单元？^^、…、Fn，切换开关SWpSW2、SW3、SW4、…、SW2lr1、SW2n，比较器ApA2、…、An，寄存器Bp B2、…、Bn，寄存器D1、D2、…、Dn，重置单元GjP G2;其中， 外部输入信号Vin通过采样开关S 1(|与电容阵列C TOP TOP n接口端相连，并通过采样开关S2tl与电容阵列E ^勺TOP TOP n接口端相连，同时采样开关S 1(|接受外部时钟CK I控制进行采样，采样开关S2tl接受外部时钟CK 2控制进行采样； 所述启动单元F1与外部时钟CKjP CK2相连产生触发信号，用于控制切换开关SW1与触发比较器A1,比较器A1的输出结果通过切换开关SW2切换分别与寄存器B jP D i的输入端相连，寄存器B1的输出端与电容阵列C ^勺BOT i接口端相连，寄存器D i的输出端与电容阵列E I的BOT1接口端相连；同时， 所述比较器A1的输出结果与启动单元F2相连产生触发信号，用于控制切换开关SW 3与触发比较器A2，比较器A2的输出结果通过切换开关SW4切换分别与寄存器B 2和D 2的输入端相连，寄存器B2的输出端与电容阵列C ^勺BOT 2接口端相连，寄存器D 2的输出端与电容阵列E1的BOT 2接口端相连；以此类推， 最后一级比较器An的输出结果通过切换开关SW 2n切换分别与寄存器B ?和D ?的输入端相连，寄存器Bn的输出端与电容阵列C ^勺BOT n接口端相连，寄存器D n的输出端与电容阵列BOT n接口端相连，且最后一级比较器A ?的输出结果与重置单元G G 2相连； 所述重置单元G1产生的复位信号用于重置寄存器B 1、B2、…、Bn，所述重置单元G2产生的复位信号用于重置寄存器Dp D2、…、Dn; 电容阵列C1和电容阵列E 1用于输出参考电压的中间电平，以适于判断外部输入信号Vin和该参考电压的中间电平的相对高低关系。2.根据权利要求1所述的双通道时分交织结构异步逐次比较型模数转换器，其特征在于，所述电容阵列C1为多参考电压高速电容阵列，包括控制选择开关SI pSl2、…、Sln，参考电压Ref^Ref2'…、Refn以及电容阵列Cl ^Cl2,…、Cln，所述电容(^的顶极板与开关SI工的一端相连，开关Sl1的另一端通过开关控制端H 1控制在共模电压Vcm和参考电压Ref间相互切换，所述电容(:12的顶极板与开关SI 2的一端相连，开关SI 2的另一端通过开关控制端仏控制在共模电压Vcm和参考电压Ref 2之间相互切换，以此类推，所述电容Cl n的顶极板与开关Sln的一端相连，开关SI n的另一端通过开关控制端H ?控制在共模电压Vcm和参考电压Refn之间相互切换，所有电容的底极板均连接至TOP端，而电容阵列C ^ TOP广TOPn接口端分别与TOP端相连，BOT BOT n接口端一一对应连接至开关控制端H H n，且所述电容ClpCl2'…、Cln具有相同的电容值，所述参考电压Ref ?与Ref n_i大小相同，参考电压Refn_2?Ref i呈固定的倍数关系。3.根据权利要求2所述的双通道时分交织结构异步逐次比较型模数转换器，其特征在于，所述参考电压Refn_2?Ref 1呈2的指数幂增长。4.根据权利要求1所述的双通道时分交织结构异步逐次比较型模数转换器，其特征在于，所述电容阵列E1为多参考电压高速电容阵列，包括控制选择开关S2 1、S22、…、S2n，参考电压RefpRefp…、Refn以及电容阵列C2 PC22、…、C2n，所述电容顶极板与开关S2 ^的一端相连，开关S2i的另一端通过开关控制端H 1控制在共模电压Vcm和参考电压Ref间相互切换，所述电容022的顶极板与开关S2 2的一端相连，开关S2 2的另一端通过开关控制端仏控制在共模电压Vcm和参考电压Ref 2之间相互切换，以此类推，所述电容C2n的顶极板与开关S2n的一端相连，开关S2 n的另一端通过开关控制端H ?控制在共模电压Vcm和参考电压Refn之间相互切换，所有电容的底极板均连接至TOP端，而电容阵列E ^ TOP广TOPn接口端分别与TOP端相连，BOT BOT n接口端一一对应连接至开关控制端H H n，且所述电容C21、C22、…、C2n具有相同的电容值，所述参考电压Ref ?与Ref ^大小相同，参考电压Refn_2?Ref i呈固定的倍数关系。5.根据权利要求4所述的双通道时分交织结构异步逐次比较型模数转换器，其特征在于，所述参考电压Refn_2?Ref 1呈2的指数幂增长。
【专利摘要】本发明提供一种双通道时分交织结构异步逐次比较型模数转换器，包含时分交织异步逐次比较单元，该时分交织异步逐次比较单元包括采样开关S10和S20，电容阵列C1和电容阵列E1，启动单元F1、F2、…、Fn，切换开关SW1、SW2、SW3、SW4、…、SW2n-1、SW2n，比较器A1、A2、…、An，寄存器B1、B2、…、Bn，寄存器D1、D2、…、Dn，重置单元G1和G2。本发明由于采用了双通道异步逐次比较结构，对一组比较器进行双通道复用，且采用异步逐次比较方式，减少了数字逻辑的延时，因此相比于传统的逐次比较型模数转换器，具有更快的速度，因而本发明提供的模数转换器具有高速度和低功耗的特性，特别适用于对模数转换器速度和功耗性能要求较高的场合。
【IPC分类】H03M1/38
【公开号】CN104993830
【申请号】CN201510481115
【发明人】邓民明, 徐代果, 刘涛
【申请人】中国电子科技集团公司第二十四研究所
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年8月7日