一种用于逐次逼近型模数转换器三电平开关的方法及电路的制作方法
【专利摘要】本发明是一种用于逐次逼近型模数转换器三电平开关的方法及电路，包括比较器和n-2位二进制开关电容，其中：在采样阶段，每对电容中第一个电容的上极板对差分输入信号VINP进行采样，每对电容中第二个电容的上极板对差分输入信号VINN进行采样，所有电容下极板均接地端GND，采样结束后，开始第一次比较：当VDACP大于VDACN时，比较器输出数字码为1，同时VDACN端所有电容下极板由地端GND切换到共模电压VCM，其余所有电容接法保持不变；当VDACP小于VDACN时，比较器输出数字码为0，同时VDACP端所有电容下极板由地端GND切换到共模电压VCM，其余所有电容接法保持不变。本发明通过三电平开关方法，使得数模转换器的开关功耗大幅度降低，所需单位电容数量减少4倍。
【专利说明】-种用于逐次逼近型模数转换器H电平开关的方法及电路
【技术领域】
[0001] 本发明设及数模混合集成电路设计领域，尤其设及一种用于逐次逼近型模数转换 器=电平开关的方法及电路。
【背景技术】
[0002] 传统结构的逐次逼近型模数转换器开关过程如图1所示。图1中C是单位电容， V"p，V?是差分输入信号，V CEP是参考电压，GND是地端，V DACP是比较器正输入端，V MCW是比较 器负输入端，MSB(Most Significant Bit最高位电容）该里指最大电容。图1中，采样阶 段所有电容上极板均接输入共模电压V?，下极板接差分输入信号。采样结束后，断开电容 上极板与VcM的连接，同时V IW端MSB电容下极板接VREF，其余LSBs电容下极板接GND，而 V?端MSB接GND，其余LSBs接V EEF。然后开始第一次比较过程。如果Vmcp小于V DACN，则数 字输出码为1，同时电容接法保持不变，反之Vmcp端MSB电容下极板从接V 切换为接GND， V删端MSB
[0003] 电容下极板由接GND切换为接Vkep。接着Vdacp端MSB-1电容接V KEP，Vda?端MSB-1 电容接GND。开始第二次比较，根据比较结果确定相应的位电容保持不变还是重新切换接 GND，直到LSB确定。整个过程中VDACP端电容下极板接法与VDACN端相反。图1中也示意 了每步转换过程中开关消耗的能量。采用传统结构和开关时序的模数转换器，完成转换产 生的功耗可W表示为：
[0004]
【权利要求】
1. 一种用于逐次逼近型模数转换器三电平开关的方法，用于n位模数转换，其特征在 于，包括比较器和n-2位二进制开关电容，其中： 在采样阶段，每对电容中第一个电容的上极板对差分输入信号VINP进行采样，每对电容 中第二个电容的上极板对差分输入信号VINN进行采样，所有电容下极板均接地端GND，使得 比较器两输入端的电压分别为VINP、VINN; 采样结束后，电容上极板断开与相应输入信号的连接，开始第一次比较： 当VDACP大于V_时，比较器输出数字码为1，同时V_端所有电容下极板由地端GND切 换到共模电压VeM，其余所有电容接法保持不变； 当乂^小于V_时，比较器输出数字码为0,同时VDACP端所有电容下极板由地端GND切 换到共模电压VeM，其余所有电容接法保持不变； MSB确定后，开始第二次比较； 当VDACP大于V_时，比较器输出数字码为1，如果MSB = 1，VDAa^MSB电容下极板由 Vc*切换到V KEF，其余所有电容接法保持不变； 当VDACP小于V DACN时，比较器输出数字码为0,如果MSB = 1，V _端MSB电容下极板由 Vc*切换到地端GND，其余所有电容接法保持不变； 当VDACP大于V _时，比较器输出数字码为1，如果MSB = 0, V DACP端MSB电容下极板由 Vc*切换到地端GND，其余所有电容接法保持不变； 当VDACP小于V DACN时，比较器输出数字码为0,如果MSB = 0, V DACP端MSB电容下极板由 Vc*切换到V KEF，其余所有电容接法保持不变； 按照该方法一直操作，直至确定LSB。
2. 根据权利要求1所述的用于逐次逼近型模数转换器三电平开关的方法，其特征在 于，从采样到第一次比较之间的转换没有能量消耗。
3. -种用于逐次逼近型模数转换器三电平开关的电路，用于n位模数转换，其特征在 于，包括比较器和n-2位二进制开关电容，所述的每对电容中第一个电容的上极板分别连 接比较器的正相输入端和差分输入信号端VINP，所述的每对电容中第二个电容的上极板分 别连接比较器的反相输入端和差分输入信号端VIffl，所述的每对电容的下极板可选择的连 接共模电压VCM、参考电压VKEF或地端GND中的一种。
4. 根据权利要求3所述的用于逐次逼近型模数转换器三电平开关的电路，其特征在 于，所述的n对二进制开关电容中，参考电容为C，第一位电容的大小皆为C，第二至第n-2 位电容的大小为Ci = 2HC，i为2彡i彡n-2的自然数。
5. 根据权利要求3所述的用于逐次逼近型模数转换器三电平开关的电路，其特征在 于，当所述VDACP大于V_时，比较器输出数字码为1，同时乂_端所有电容下极板由地端GND 切换到共模电压VeM，其余所有电容接法保持不变。
6. 根据权利要求3所述的用于逐次逼近型模数转换器三电平开关的电路，其特征在 于，当所述VDACP小于VDAC：N时，比较器输出数字码为0,同时VDACP端所有电容下极板由地端GND 切换到共模电压VeM，其余所有电容接法保持不变。
7. 根据权利要求3所述的用于逐次逼近型模数转换器三电平开关的电路，其特征在 于，采用结束时，所述的每对电容中第一个电容的上极板与差分输入信号端VINP断开，所述 的每对电容中第二个电容的上极板与差分输入信号端VINN断开。
【文档编号】H03M1/38GK104485960SQ201510010276
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2015年1月6日 优先权日:2015年1月6日
【发明者】刘寅, 王浩 申请人:吴江圣博瑞信息科技有限公司