模数转换装置、逐次逼近型模数转换器和电子设备的制作方法

本公开涉及模数转换，尤其涉及一种模数转换装置、逐次逼近型模数转换器和电子设备。

背景技术：

1、adc(模数转换器)用来将大自然的模拟信号转换成机器可以识别的数字信号，其中sar adc(逐次逼近模数转换器)以功耗低、面积小的优势被广泛应用，然而，sar adc在低压下存在采样精度及采样速度较低的问题，无法适用于低压环境。

技术实现思路

1、根据本公开的一方面，提供了一种模数转换装置，所述装置用于对输入电压进行模数转换得到转换电压，所述装置包括多个采样开关、多个采样电容、逐次逼近逻辑sar控制模块、电荷泵、升压模块及级联的n个比较单元，其中，

2、每个比较单元均包括第零晶体管、第一晶体管、比较器，各个第零晶体管的漏极及各个第一晶体管的漏极均用于接收第一参考电压，各个第零晶体管的源极连接于相应比较器的负相输入端，各个第一晶体管的源极连接于相应比较器的正相输入端，第m级比较单元中比较器的输出端耦接于第m+1级比较单元中比较器的正相输入端，第m级比较单元中比较器的接地端耦接于第m+1级比较单元中比较器的负相输入端，其中，m+1≤n且m、n均为整数，

3、各个第零晶体管的栅极及各个第一晶体管的栅极用于接收采样信号，其中，同一比较单元中的第零晶体管、第一晶体管接收相同的采样信号，所述采样信号用于控制相应的第零晶体管及第一晶体管的导通状态，

4、所述电荷泵用于根据第n+1个初始采样信号对电源电压进行升压，得到升压后的电源电压，其中，n+1个初始采样信号同频不同相；

5、所述升压模块用于接收所述升压后的电源电压，并对n+1个初始采样信号分别升压，得到n+1个采样信号，其中，前n个采样信号按照相位延迟顺序依次作用于n个级联的比较单元，

6、各个采样电容的第一端连接于第一级比较单元中比较器的正相输入端，各个采样电容的第二端分别连接于相应的采样开关，所述采样开关用于将输入电压、第二参考电压、地电压的任意一种接入相应的采样电容的第二端，其中，当第n+1个采样信号为高电平时，所述输入电压接入各个采样电容的第二端，

7、第n级比较单元的比较器的输出端连接于所述sar控制模块，所述sar控制模块用于控制各个开关的连接状态，并根据所述第n级单元的比较器的比较结果得到所述转换电压。

8、在一种可能的实施方式中，在第m级比较单元中比较器的输出端与第m+1级比较单元中比较器的正相输入端之间设置有第一电容，在第m级比较单元中比较器的接地端于第m+1级比较单元中比较器的负相输入端之间设置有第二电容。

9、在一种可能的实施方式中，所述电荷泵包括第零反相器、第一反相器、第零pmos晶体管、第一pmos晶体管、第零nmos晶体管、第一nmos晶体管、第二nmos晶体管、第三电容、第一二极管，其中，

10、所述第零反相器的输入端及所述第一反相器的输入端用于接收所述第n+1个初始采样信号，所述第零反相器的电源端及所述第一反相器的电源端用于接收电源电压，所述第一反相器的接地端接地，

11、所述第零反相器的输出端连接于所述第一pmos晶体管的栅极，所述第零反相器的接地端连接于所述第三电容的第一端、所述第零nmos晶体管的漏极、所述第一nmos晶体管的源极，

12、所述第一反相器的输出端连接于所述第零nmos晶体管的栅极，所述第零nmos晶体管的源极连接于所述第一二极管的正极并接地，

13、所述第一二极管的阴极连接于所述第一pmos晶体管的源极、所述第零pmos晶体管的源极、所述第三电容的第二端，用于输出所述升压后的电源电压，

14、所述第零pmos晶体管的漏极用于接收电源电压，所述第零pmos晶体管的栅极连接于所述第一nmos晶体管的栅极、所述第二nmos晶体管的源极、所述第一pmos晶体管的漏极，

15、所述第二nmos晶体管的漏极接地，所述第二nmos晶体管的栅极用于接收所述第n+1个初始采样信号的相反信号，

16、所述第一nmos晶体管的漏极用于接收所述第一参考电压。

17、在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：

18、延时模块，所述延时模块用于对第一个初始采样信号进行多次延时，得到各个初始采样信号。

19、在一种可能的实施方式中，所述装置还包括第三晶体管，其中，

20、所述第三晶体管的源极用于接收所述输入电压，所述第三晶体管的栅极用于接收所述第n+1个采样信号，所述第三晶体管的漏极连接于各个采样开关。

21、在一种可能的实施方式中，所述升压模块包括第二非门、第三非门、第四非门、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管，其中，

22、所述第二非门的输入端用于输入初始采样信号，所述第二非门的输出端连接于所述第六晶体管的栅极、所述第三非门的输入端，所述第二非门的电源端接入所述电源电压，

23、所述第六晶体管的源极、所述第九晶体管的源极、所述第二非门、所述第三非门、所述第四非门的接地端接地，

24、所述第六晶体管的漏极连接于所述第七晶体管的源极、所述第八晶体管的栅极，

25、所述第七晶体管的栅极连接于所述第八晶体管的源极、所述第四非门的输入端、所述第九晶体管的漏极，所述第七晶体管的漏极连接于所述第八晶体管的漏极、所述第四非门的电源端，用于接入第二电源电压，

26、所述第三非门的输出端连接于所述第九晶体管的栅极，所述第三非门的电源端接入所述电源电压，

27、所述第四非门的输出端用于输出升压后的采样信号。

28、在一种可能的实施方式中，所述第六晶体管、所述第九晶体管的nmos晶体管，所述第七晶体管、所述第八晶体管为pmos晶体管。

29、在一种可能的实施方式中，所述装置包括n+1个升压模块，各个升压模块的电源端连接于所述电荷泵的输出端，以接收所述升压后的电源电压；各个升压模块的输入端分别用于接收各个初始采样信号，各个升压模块的输出端分别用于输出相应的采样信号。

30、根据本公开的一方面，提供了一种逐次逼近型模数转换器，所述逐次逼近型模数转换器包括所述的模数转换装置。

31、根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括所述的逐次逼近型模数转换器。

32、本公开实施例的模数转换装置，通过电荷泵根据第n+1个初始采样信号对电源电压进行升压，得到升压后的电源电压，利用升压模块接收所述升压后的电源电压对n+1个初始采样信号分别升压，得到n+1个采样信号，提高了各个采样信号的电平，提高了各个晶体管的导通能力，从而提高了模数转换装置的转换速度及转换精度，提高了模数转换装置在低压环境下的工作能力。

33、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

技术特征：

1.一种模数转换装置，其特征在于，所述装置用于对输入电压进行模数转换得到转换电压，所述装置包括多个采样开关、多个采样电容、逐次逼近逻辑sar控制模块、电荷泵、升压模块及级联的n个比较单元，其中，

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在第m级比较单元中比较器的输出端与第m+1级比较单元中比较器的正相输入端之间设置有第一电容，在第m级比较单元中比较器的接地端于第m+1级比较单元中比较器的负相输入端之间设置有第二电容。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电荷泵包括第零反相器、第一反相器、第零pmos晶体管、第一pmos晶体管、第零nmos晶体管、第一nmos晶体管、第二nmos晶体管、第三电容、第一二极管，其中，

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第三晶体管，其中，

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述升压模块包括第二非门、第三非门、第四非门、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管，其中，

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第六晶体管、所述第九晶体管的nmos晶体管，所述第七晶体管、所述第八晶体管为pmos晶体管。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括n+1个升压模块，各个升压模块的电源端连接于所述电荷泵的输出端，以接收所述升压后的电源电压；各个升压模块的输入端分别用于接收各个初始采样信号，各个升压模块的输出端分别用于输出相应的采样信号。

9.一种逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述逐次逼近型模数转换器包括权利要求1-8任一项所述的模数转换装置。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求9所述的逐次逼近型模数转换器。

技术总结
本公开涉及一种模数转换装置、逐次逼近型模数转换器和电子设备，所述装置包括多个采样开关、多个采样电容、逐次逼近逻辑SAR控制模块、电荷泵、升压模块及级联的N个比较单元，各个第零晶体管的栅极及各个第一晶体管的栅极用于接收采样信号，所述电荷泵用于根据第N+1个初始采样信号对电源电压进行升压，得到升压后的电源电压；所述升压模块用于接收所述升压后的电源电压，并对N+1个初始采样信号分别升压，得到N+1个采样信号，SAR控制模块用于控制各个开关的连接状态，并根据第N级单元的比较器的比较结果得到所述转换电压。本公开实施例提高了模数转换装置的转换速度及转换精度，提高了模数转换装置在低压环境下的工作能力。

技术研发人员：陈磊,罗鹏,张东亮,李义东,张龙祥
受保护的技术使用者：广东晟矽微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15