一種用于逐次逼近型模數轉換器三電平開關的方法及電路的制作方法
【專利摘要】本發明是一種用于逐次逼近型模數轉換器三電平開關的方法及電路，包括比較器和n-2位二進制開關電容，其中：在采樣階段，每對電容中第一個電容的上極板對差分輸入信號VINP進行采樣，每對電容中第二個電容的上極板對差分輸入信號VINN進行采樣，所有電容下極板均接地端GND，采樣結束后，開始第一次比較：當VDACP大于VDACN時，比較器輸出數字碼為1，同時VDACN端所有電容下極板由地端GND切換到共模電壓VCM，其余所有電容接法保持不變；當VDACP小于VDACN時，比較器輸出數字碼為0，同時VDACP端所有電容下極板由地端GND切換到共模電壓VCM，其余所有電容接法保持不變。本發明通過三電平開關方法，使得數模轉換器的開關功耗大幅度降低，所需單位電容數量減少4倍。
【專利說明】-種用于逐次逼近型模數轉換器H電平開關的方法及電路
【技術領域】
[0001] 本發明設及數模混合集成電路設計領域，尤其設及一種用于逐次逼近型模數轉換 器=電平開關的方法及電路。
【背景技術】
[0002] 傳統結構的逐次逼近型模數轉換器開關過程如圖1所示。圖1中C是單位電容， V"p，V?是差分輸入信號，V CEP是參考電壓，GND是地端，V DACP是比較器正輸入端，V MCW是比較 器負輸入端，MSB(Most Significant Bit最高位電容）該里指最大電容。圖1中，采樣階 段所有電容上極板均接輸入共模電壓V?，下極板接差分輸入信號。采樣結束后，斷開電容 上極板與VcM的連接，同時V IW端MSB電容下極板接VREF，其余LSBs電容下極板接GND，而 V?端MSB接GND，其余LSBs接V EEF。然后開始第一次比較過程。如果Vmcp小于V DACN，則數 字輸出碼為1，同時電容接法保持不變，反之Vmcp端MSB電容下極板從接V 切換為接GND， V刪端MSB
[0003] 電容下極板由接GND切換為接Vkep。接著Vdacp端MSB-1電容接V KEP，Vda?端MSB-1 電容接GND。開始第二次比較，根據比較結果確定相應的位電容保持不變還是重新切換接 GND，直到LSB確定。整個過程中VDACP端電容下極板接法與VDACN端相反。圖1中也示意 了每步轉換過程中開關消耗的能量。采用傳統結構和開關時序的模數轉換器，完成轉換產 生的功耗可W表示為：
[0004]
【權利要求】
1. 一種用于逐次逼近型模數轉換器三電平開關的方法，用于n位模數轉換，其特征在 于，包括比較器和n-2位二進制開關電容，其中： 在采樣階段，每對電容中第一個電容的上極板對差分輸入信號VINP進行采樣，每對電容 中第二個電容的上極板對差分輸入信號VINN進行采樣，所有電容下極板均接地端GND，使得 比較器兩輸入端的電壓分別為VINP、VINN; 采樣結束后，電容上極板斷開與相應輸入信號的連接，開始第一次比較： 當VDACP大于V_時，比較器輸出數字碼為1，同時V_端所有電容下極板由地端GND切 換到共模電壓VeM，其余所有電容接法保持不變； 當乂^小于V_時，比較器輸出數字碼為0,同時VDACP端所有電容下極板由地端GND切 換到共模電壓VeM，其余所有電容接法保持不變； MSB確定后，開始第二次比較； 當VDACP大于V_時，比較器輸出數字碼為1，如果MSB = 1，VDAa^MSB電容下極板由 Vc*切換到V KEF，其余所有電容接法保持不變； 當VDACP小于V DACN時，比較器輸出數字碼為0,如果MSB = 1，V _端MSB電容下極板由 Vc*切換到地端GND，其余所有電容接法保持不變； 當VDACP大于V _時，比較器輸出數字碼為1，如果MSB = 0, V DACP端MSB電容下極板由 Vc*切換到地端GND，其余所有電容接法保持不變； 當VDACP小于V DACN時，比較器輸出數字碼為0,如果MSB = 0, V DACP端MSB電容下極板由 Vc*切換到V KEF，其余所有電容接法保持不變； 按照該方法一直操作，直至確定LSB。
2. 根據權利要求1所述的用于逐次逼近型模數轉換器三電平開關的方法，其特征在 于，從采樣到第一次比較之間的轉換沒有能量消耗。
3. -種用于逐次逼近型模數轉換器三電平開關的電路，用于n位模數轉換，其特征在 于，包括比較器和n-2位二進制開關電容，所述的每對電容中第一個電容的上極板分別連 接比較器的正相輸入端和差分輸入信號端VINP，所述的每對電容中第二個電容的上極板分 別連接比較器的反相輸入端和差分輸入信號端VIffl，所述的每對電容的下極板可選擇的連 接共模電壓VCM、參考電壓VKEF或地端GND中的一種。
4. 根據權利要求3所述的用于逐次逼近型模數轉換器三電平開關的電路，其特征在 于，所述的n對二進制開關電容中，參考電容為C，第一位電容的大小皆為C，第二至第n-2 位電容的大小為Ci = 2HC，i為2彡i彡n-2的自然數。
5. 根據權利要求3所述的用于逐次逼近型模數轉換器三電平開關的電路，其特征在 于，當所述VDACP大于V_時，比較器輸出數字碼為1，同時乂_端所有電容下極板由地端GND 切換到共模電壓VeM，其余所有電容接法保持不變。
6. 根據權利要求3所述的用于逐次逼近型模數轉換器三電平開關的電路，其特征在 于，當所述VDACP小于VDAC：N時，比較器輸出數字碼為0,同時VDACP端所有電容下極板由地端GND 切換到共模電壓VeM，其余所有電容接法保持不變。
7. 根據權利要求3所述的用于逐次逼近型模數轉換器三電平開關的電路，其特征在 于，采用結束時，所述的每對電容中第一個電容的上極板與差分輸入信號端VINP斷開，所述 的每對電容中第二個電容的上極板與差分輸入信號端VINN斷開。
【文檔編號】H03M1/38GK104485960SQ201510010276
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2015年1月6日 優先權日:2015年1月6日
【發明者】劉寅, 王浩 申請人:吳江圣博瑞信息科技有限公司