一种用于逐次逼近型模数转换器单调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单调开关的方法及电路，用于n位模数转换，包括比较器和n-1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VINN，所述的每对电容的下极板可选择的连接参考电压VREF或地端GND。本发明通过上极板采样，无第一次功耗且单位电容数量减少，通过单调式开关方法，开关功耗大幅降低，并且电路结构简单可靠。
【专利说明】-种用于逐次逼近型模数转换器单调开关的方法及电路
【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 器单调开关的方法及电路。
【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单调开关的方法，用于n位模数转换，其特征在于， 包括比较器和n-1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，所有电容下极板均连接参考电压 VKEF，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VDACP端MSB电容下极板由VKEF切换到 地端GND，其余所有电容接法保持不变； 当VDACP小于VDAC：N时，比较器输出数字码为0,同时VDAC：N端MSB电容下极板由VKEF切换到 地端GND，其余所有电容接法保持不变； MSB确定后，继续进行后续比较转换，以上述方式中每一次比较转换只有一个电容下极 板状态发生变化，其余电容保持不变，一直进行此单调变化，直至确定LSB; 对于n位模数转换器，采用上述开关时序，其转换过程中平均开关功耗符合公式：
其中m为数模转换器的位数； C为数模转换器的单位电容值； VKEF为数模转换器参考电压。
2. 根据权利要求1所述的用于逐次逼近型模数转换器单调开关的方法，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单调开关的电路，用于n位模数转换，其特征在于， 包括比较器和n-1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VINN，所述的每对电容的下极板可选择的连接参 考电压VKEF或地端GND。
4. 根据权利要求3所述的用于逐次逼近型模数转换器单调开关的电路，其特征在于， 所述的n-1位二进制开关电容中，参考电容为C，第一对电容的大小皆为C，第二至第n-1对 电容的大小为Ci= 21,i为2彡i彡n-1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单调开关的电路，其特征在于， 当所述VDACP大于VDAC：N时，比较器输出数字码为1，同时VDACP端MSB电容下极板由VKEF切换到 地端GND，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单调开关的电路，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VDACN端MSB电容下极板由VKEF切换到 地端GND，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单调开关的电路，其特征在于， 采样结束时，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】H03M1/38GK104485961SQ201510010277
【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】王浩, 刘寅 申请人:吴江圣博瑞信息科技有限公司