模数转换电路及控制方法与流程

本发明是关于集成电路领域，特别是关于一种模数转换电路及控制方法。

背景技术：

1、常见带前级驱动器的sar adc产品结构和工作时序如图1、图2所示，因为adc电容阵列容值较大，在adc前端加入前级驱动器可降低对外部输入源驱动能力的要求。此种结构的问题在于每个adc的转换周期，因为adc转换的输入信号是不同的，所以每次转换周期结束时留在adc采样电容上的余差电压也都是不同的。在下一次采样时会把adc的电容与前级驱动器连接进行采样，这就导致每次前级驱动器连接到采样电容时，采样电容的初状态不同，在adc开始采样前级驱动器输出端信号时，会形成一个非线性的回踢噪声，这个非线性的噪声会在一定程度上影响采样信号的线性度。同时此结构会对前级驱动器的驱动能力有一定要求。

2、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种模数转换电路及控制方法，其能够解决sar adc每次采样阶段的回踢噪声问题，同时能够降低系统中对adc前级驱动器驱动能力的要求。

2、为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种模数转换电路，所述模数转换电路包括前级驱动器、开关控制电路和模数转换器，所述前级驱动器通过开关控制电路与模数转换器相连；所述模数转换器包括电容阵列，所述开关控制电路包括第一开关单元和预充电控制单元，所述第一开关单元的第一端和预充电控制单元的第一端与前级驱动器的输出端相连，所述第一开关单元的第二端和预充电控制单元的第二端与电容阵列的第一端相连。

3、在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一开关单元包括第一开关，所述第一开关用于控制前级驱动器与电容阵列的通断。

4、在本发明的一个或多个实施方式中，所述预充电控制单元包括第二开关和源极跟随器，所述第二开关与源极跟随器串联。

5、在本发明的一个或多个实施方式中，所述源极跟随器包括第一控制电路、第二控制电路和第三控制电路，所述第一控制电路用于基于输入电压产生第一控制电压，所述第二控制电路用于基于输入电压产生第二控制电压，所述第三控制电路用于基于第一控制电压和第二控制电压产生第一输出电压和第二输出电压。

6、在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一控制电路包括第一电流源和第一mos管，所述第一电流源的第一端与电源电压相连，所述第一mos管的源极与第一电流源的第二端相连并用于产生第一控制电压，所述第一mos管m1的栅极用于接收输入电压，所述第一mos管的漏极与地电压相连。

7、在本发明的一个或多个实施方式中，所述第二控制电路包括第二电流源和第二mos管，所述第二电流源的第一端与地电压相连，所述第二mos管的源极与第二电流源的第二端相连并用于产生第二控制电压，所述第二mos管的栅极用于接收输入电压，所述第二mos管的漏极与电源电压相连。

8、在本发明的一个或多个实施方式中，所述第三控制电路包括第三mos管和第四mos管，所述第三mos管的源极用于产生第一输出电压，所述第四mos管的源极用于产生第二输出电压，所述第三mos管的源极与第四mos管的源极相连，所述第三mos管的栅极用于接收第一控制电压，所述第三mos管m3的漏极与电源电压相连，所述第四mos管的栅极用于接收第二控制电压，所述第四mos管的漏极与地电压相连。

9、在本发明的一个或多个实施方式中，所述模数转换器为逐次逼近型模数转换器。

10、本发明还公开了一种芯片，包括所述的模数转换电路。

11、本发明还公开了一种模数转换电路的控制方法，所述方法包括：

12、在模数转换器的复位阶段，将电容阵列的一个或多个电容单元的第二端与共模电压相连；

13、在模数转换器的预充电阶段，将预充电控制单元开启以通过前级驱动器的输出电压给电容阵列的第一端预充电；

14、在模数转换器的采样阶段，将预充电控制单元关闭、将第一开关单元开启以通过前级驱动器的输出电压给电容阵列的第一端充电。

15、在本发明的一个或多个实施方式中，所述模数转换器的采样阶段结束后，将所述电容单元的第二端依次与参考电压相连，所述模数转换器以逐次逼近的方式完成量化。

16、与现有技术相比，根据本发明实施方式的模数转换电路及控制方法，通过在采样前增加复位阶段，使模数转换器电容转换的末尾状态复位为一个确定状态，能够消除由于非线性回踢噪声影响造成的采样信号线性度下降。同时通过加入预充电控制单元，使前后级隔离，进一步降低后级回踢造成的影响，还可以降低系统中对前级驱动器驱动能力的要求，避免直接增强前级驱动器驱动能力而导致电路性稳定性问题和增加静态功耗等缺陷。

技术特征：

1.一种模数转换电路，其特征在于，所述模数转换电路包括前级驱动器、开关控制电路和模数转换器，所述前级驱动器通过开关控制电路与模数转换器相连；

2.如权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关，所述第一开关用于控制前级驱动器与电容阵列的通断。

3.如权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述预充电控制单元包括第二开关和源极跟随器，所述第二开关与源极跟随器串联。

4.如权利要求3所述的模数转换电路，其特征在于，所述源极跟随器包括第一控制电路、第二控制电路和第三控制电路，所述第一控制电路用于基于输入电压产生第一控制电压，所述第二控制电路用于基于输入电压产生第二控制电压，所述第三控制电路用于基于第一控制电压和第二控制电压产生第一输出电压和第二输出电压。

5.如权利要求4所述的模数转换电路，其特征在于，所述第一控制电路包括第一电流源和第一mos管，所述第一电流源的第一端与电源电压相连，所述第一mos管的源极与第一电流源的第二端相连并用于产生第一控制电压，所述第一mos管m1的栅极用于接收输入电压，所述第一mos管的漏极与地电压相连。

6.如权利要求4所述的模数转换电路，其特征在于，所述第二控制电路包括第二电流源和第二mos管，所述第二电流源的第一端与地电压相连，所述第二mos管的源极与第二电流源的第二端相连并用于产生第二控制电压，所述第二mos管的栅极用于接收输入电压，所述第二mos管的漏极与电源电压相连。

7.如权利要求4所述的模数转换电路，其特征在于，所述第三控制电路包括第三mos管和第四mos管，所述第三mos管的源极用于产生第一输出电压，所述第四mos管的源极用于产生第二输出电压，所述第三mos管的源极与第四mos管的源极相连，所述第三mos管的栅极用于接收第一控制电压，所述第三mos管m3的漏极与电源电压相连，所述第四mos管的栅极用于接收第二控制电压，所述第四mos管的漏极与地电压相连。

8.如权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述模数转换器为逐次逼近型模数转换器。

9.一种模数转换电路的控制方法，基于如权利要求1～8任一项所述的模数转换电路，其特征在于，所述方法包括：

10.如权利要求9所述的一种模数转换电路的控制方法，其特征在于，所述模数转换器的采样阶段结束后，将所述电容单元的第二端依次与参考电压相连，所述模数转换器以逐次逼近的方式完成量化。

技术总结
本发明公开了一种模数转换电路及控制方法，电路包括：前级驱动器、开关控制电路和模数转换器，前级驱动器产生输出电压给模数转换器中的电容阵列充电；开关控制电路控制前级驱动器与模数转换器的通断。根据本发明的模数转换电路及控制方法，通过在采样前增加复位阶段，使模数转换器转换的末尾状态复位为一个确定状态，能够消除由于非线性回踢噪声影响造成的采样信号线性度下降。同时通过加入预充电控制单元，使前后级隔离，进一步降低后级回踢造成的影响，还可以降低对前级驱动器驱动能力的要求，避免直接增强前级驱动器驱动能力而导致电路性稳定性问题和增加静态功耗等缺陷。

技术研发人员：张效铭,韩佩卿,叶家伟
受保护的技术使用者：思瑞浦微电子科技（上海）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8