一种电容阵列版图结构及逐次逼近模数转换器版图结构

本发明涉及模拟集成电路，尤其涉及到一种电容阵列版图结构及逐次逼近模数转换器版图结构。

背景技术：

1、逐次逼近模数转换器(sar adc)作为数据转换器的一种经典架构，因工艺适应性好、结构简单和易于与其他结构组合的优点，而得到广泛的应用。sar adc的原理是通过控制电容阵列实现二进制逐次逼近算法，从而得到接近输入模拟信号的数字信号。

2、对于电荷重分配型的sar adc，其主要包括dac电容阵列、控制开关、采样电路、比较器和数字控制逻辑。dac电容阵列则是影响sar adc精度和位数的关键部分之一，其误差源主要来自于电容之间的不匹配以及电容之间布线产生的寄生，而在分段式电容阵列中，因为桥接电容的缘故，还容易产生失配问题。因此，如何减小sar adc中的电容阵列中的寄生及失配问题、提高sar adc的精度，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、因此，为了解决现有技术中出现的上述问题，本申请提供了一种共质心结构的、能够改善毕竟电容之间的失配问题且能减少电容阵列布局过于复杂而带来的寄生问题的电容阵列版图结构，并提供了基于该电容阵列版图结构的逐次逼近模数转换器版图结构。

2、为此，根据第一方面，本发明提供了一种电容阵列版图结构，包括：

3、第一版图区，其内包括若干呈矩阵排列的单位电容，且其中一个单位电容与其四周的单位电容之间的距离均相等；第一版图区为电容阵列中的主电容阵列所在的版图区，主电容阵列中容值为一个或者两个单位电容的逼近电容均设置于第一版图区的矩形中心，主电容阵列中的其他逼近电容以第一版图区的矩形中心为对称点呈中心对称设置于第一版图区内；

4、第二版图区，其内包括若干呈矩阵排列的单位电容，且其中一个单位电容与其四周的单位电容之间的距离均相等，且第二版图区中的单元电容的列数为第一版图区中的单元电容的列数的一半，第二版图区的顶端与第一版图区的顶端平齐；第二版图区为电容阵列中的子电容阵列和桥接电容所在的版图区，子电容阵列通过桥接电容与主电容阵列相连接；第二版图区中的单元电容的列数为第一版图区中的单元电容的列数的一半，且第二版图区的顶端与第一版图区的顶端平齐；桥接电容以及子电容阵列中容值为一个或者两个单位电容的逼近电容均设置于第二版图区的矩形中心，桥接电容设置于第二版图区中的靠近第一版图区的一列；子电容阵列中的其他逼近电容以第二版图区的矩形中心为对称点呈中心对称设置于第二版图区内。

5、在可选的实施方式中，主电容阵列中容值为两个单位电容的逼近电容在第一版图区的矩形中心内呈中心对称设置，子电容阵列中容值为两个单位电容的逼近电容在第二版图区的矩形中心内呈中心对称设置。

6、在可选的实施方式中，电容阵列版图结构还包括：

7、第三版图区，环绕于第二版图区的顶部、第一版图区的顶部、第一版图区的远离第二版图区的一侧以及第一版图区的底部，第三版图区内为与第一版区图和第二版图区中的行列对应设置的单个非耦合单位电容。

8、在可选的实施方式中，子电容阵列中的逼近电容包括c0、c1、c2和c3，其容值分别为1c、2c、4c和8c，桥接电容的容值为1c，主电容阵列中的逼近电容包括c4、c5、c6、c7、c8、c9和c10，其容值分别为1c、2c、4c、8c、16c、32c和64c。

9、在可选的实施方式中，第一版图区包括16行单位电容，逼近电容c9分为c9_1和c9_2，逼近电容c10分为c10_1、c10_2、c10_3和c10_4，c9_1、c9_2、c10_1、c10_2、c10_3和c10_4中均包括16个单位电容，c9_1、c10_1和c10_3呈四个3列4行的子矩阵，分别位于第一版图区的四角；c9_2、c10_2和c10_4呈两个2列8行的子矩阵，分别位于第一版图区的两侧，且位于第一版图区的中间8行。

10、根据第二方面，本发明提供了一种逐次逼近模数转换器版图结构，包括上述第一方面或者第一方面任意一种实施方式中的电容阵列版图结构。

11、根据第三方面，本发明提供了一种逐次逼近模数转换器版图结构，包括上述第一方面或者第一方面任意一种实施方式中的电容阵列版图结构，以及对上述第一方面或者第一方面任意一种实施方式中的电容阵列版图结构进行对角线翻转后得到的第一翻转版图结构，电容阵列版图结构和翻转版图结构的顶端对齐呈一矩形版图。

12、根据第四方面，本发明提供了一种逐次逼近模数转换器版图结构，包括上述第一方面或者第一方面任意一种实施方式中的电容阵列版图结构，以及对上述第一方面或者第一方面任意一种实施方式中的电容阵列版图结构进行竖直翻转后得到的第二翻转版图结构，电容阵列版图结构和第二翻转版图结构的顶端对齐呈一n形版图。

13、本发明提供的技术方案，具有如下优点：

14、本发明提供的电容阵列版图结构，通过将桥接电容两侧的主电容阵列和子电容阵列分设于第一版图区和第二版图，并将桥接电容设置于第二版图区的靠近第一版图区的那一列，且将第一版图区和第二版图内均设置为呈矩阵排列的单位电容，能够降低桥接电容带来的失配；同时在第一版图区和第二版图区内均为呈矩阵排列的单位电容的基础上，设置主电容阵列中的容值较大的逼近电容(容值大于两个单位电容的逼近电容)以第一版图区的矩形中心为对称点呈中心对称设置于第一版图区内，子电容阵列中的容值较大的逼近电容(容值大于两个单位电容的逼近电容)以第二版图区的矩形中心为对称点呈中心对称设置于第二版图区内，也即使得第一版图区和第二版图区中的单位电容呈共质心分布，能够降低单位电容之间布线的复杂度，减少寄生。

技术特征：

1.一种电容阵列版图结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电容阵列版图结构，其特征在于，所述主电容阵列中容值为两个单位电容的逼近电容在所述第一版图区的矩形中心内呈中心对称设置，所述子电容阵列中容值为两个单位电容的逼近电容在所述第二版图区的矩形中心内呈中心对称设置。

3.根据权利要求2所述的电容阵列版图结构，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的电容阵列版图结构，其特征在于，所述子电容阵列中的逼近电容包括c0、c1、c2和c3，其容值分别为1c、2c、4c和8c，所述桥接电容的容值为1c，所述主电容阵列中的逼近电容包括c4、c5、c6、c7、c8、c9和c10，其容值分别为1c、2c、4c、8c、16c、32c和64c。

5.根据权利要求4所述的电容阵列版图结构，其特征在于，所述第一版图区包括16行单位电容，所述逼近电容c9分为c9_1和c9_2，所述逼近电容c10分为c10_1、c10_2、c10_3和c10_4，c9_1、c9_2、c10_1、c10_2、c10_3和c10_4中均包括16个单位电容，所述c9_1、所述c10_1和所述c10_3呈四个3列4行的子矩阵，分别位于所述第一版图区的四角；所述c9_2、所述c10_2和所述c10_4呈两个2列8行的子矩阵，分别位于所述第一版图区的两侧，且位于所述第一版图区的中间8行。

6.一种逐次逼近模数转换器版图结构，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的电容阵列版图结构。

7.一种逐次逼近模数转换器版图结构，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的电容阵列版图结构，以及对权利要求1-5任一项所述的电容阵列版图结构进行对角线翻转后得到的第一翻转版图结构，所述电容阵列版图结构和所述翻转版图结构的顶端对齐呈一矩形版图。

8.一种逐次逼近模数转换器版图结构，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的电容阵列版图结构，以及对权利要求1-5任一项所述的电容阵列版图结构进行竖直翻转后得到的第二翻转版图结构，所述电容阵列版图结构和所述第二翻转版图结构的顶端对齐呈一n形版图。

技术总结
本发明公开了一种电容阵列版图结构及逐次逼近模数转换器版图结构，其中的电容阵列版图结构包括：第一版图区，包括若干呈矩阵排列的单位电容；第一版图区为电容阵列中的主电容阵列所在的版图区，主电容阵列中容值为一个或者两个单位电容的逼近电容均设置于第一版图区的矩形中心，其他逼近电容呈中心对称设置于第一版图区内；第二版图区，为电容阵列中的子电容阵列和桥接电容所在的版图区，子电容阵列通过桥接电容与主电容阵列相连接；桥接电容以及子电容阵列中容值为一个或者两个单位电容的逼近电容均设置于第二版图区的矩形中心，其他逼近电容呈中心对称设置于第二版图区内。本发明中的结构，能够降低电容阵列中的失配，减少寄生。

技术研发人员：孙力,陈志鹏,翟世奇,宋子奇,吴勇,王东,何滇,张野,李晴,王文强,查梦凡
受保护的技术使用者：西安电子科技大学芜湖研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29