模数转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种模数转换器，能够在降低噪声的同时提高净采样率。其包括：第一逐次逼近块以及第二逐次逼近块，用于轮流对输入电压进行采样；噪声整形电路，交替地从该第一逐次逼近块接收第一残余电压以及从该第二逐次逼近块接收第二残余电压，并且输出噪声整形信号以注入该第一逐次逼近块与该第二逐次逼近块中。

Analog to digital converter

The invention discloses an analog-to-digital converter, which can reduce noise while improving net sampling rate. It includes the first successive approximation block and the second successive approximation block, which is used for sampling the input voltage; the noise shaping circuit receives the first residual voltage from the first successive approximation block and receives the second residual voltage from the second successive approximation block, and inject the noise shaping signal to injecting the first race. The sub approximation block and the second successive approximation block are in the block.

【技术实现步骤摘要】
模数转换器
本专利技术涉及电子器件，尤其涉及一种模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)。
技术介绍
在电子领域中，ADC是一种将模拟输入转换为数字信号的系统。当今，具有电荷再分配的SARADC(successiveapproximationanalog-to-digitalconverter，逐次逼近型模拟至数字转换器)非常普遍。图1为SARADC的示例。在第一操作阶段，输入电压Vin被底板采样(bottom-platesampled)到加权电容阵列102上。在该采样阶段之后，将加权电容阵列102中的电容的底板切换至用于逐次逼近方案的共模电压GND。比较器104测试采样电压(从加权电容阵列102的顶板TP得到)的符号以及自比较器104输出的符号决定被反馈以切换加权电容阵列102中当前MSB(MostSignificantBit，最低有效位)电容的底板电压。当需要电压减法(voltagesubtraction)时，当前MSB电容的底板切换至更低的参考电压Vrefl。当需要电压加法(voltageaddition)时，当前MSB电容的底板切换至更高的参考电压Vrefh。在逐次逼近方案中，逐个地切换加权电容阵列102中的电容的底板。收集比较器104的输出并转换为输入电压Vin的数字表示Dout。但是，采样阶段加上逐次逼近方案限制了ADC的速度。另外，当设计ADC时，也需要考虑来自比较器104的量化误差和噪声。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种模数转换器。本专利技术提供了一种模数转换器，包括：第一逐次逼近块以及第二逐次逼近块，用于轮流对输入电压进行采样；噪声整形电路，交替地从该第一逐次逼近块接收第一残余电压以及从该第二逐次逼近块接收第二残余电压，并且输出噪声整形信号以注入该第一逐次逼近块与该第二逐次逼近块中。其中，进一步包括：多工器，交替地输出来自该第一逐次逼近块的第一数字表示以及来自该第二逐次逼近块的第二数字表示，以形成该输入电压的数字表示。其中，该第一逐次逼近块及该第二逐次逼近块在各自的输入采样时段内采样该输入电压；该第一逐次逼近块及该第二逐次逼近块在各自的逐次逼近转换时段内执行该输入电压的逐次逼近；该第一逐次逼近块及该第二逐次逼近块在各自的残余采样时段内分别维持该第一残余电压及该第二残余电压以供该噪声整形电路采样。其中，该第一逐次逼近块的输入采样时段与该第二逐次逼近块的逐次逼近转换时段及/或残余采样时段重叠；该第二逐次逼近块的残余采样时段接着该第二逐次逼近块的逐次逼近转换时段。其中，该第一逐次逼近块的输入采样时段与该第二逐次逼近块的逐次逼近转换时段同时开始，及/或，该第一逐次逼近块的输入采样时段与该第二逐次逼近块的残余采样时段同时结束。其中，该第二逐次逼近块的输入采样时段接着该第一逐次逼近块的输入采样时段。其中，该第一逐次逼近块的输入采样时段持续整个输入采样周期，该第二逐次逼近块的逐次逼近转换时段及残余采样时段均持续半个输入采样周期。其中，该第一逐次逼近块的逐次逼近转换时段与该第二逐次逼近块的残余采样时段及/或输入采样时段重叠；其中，该第二逐次逼近块的输入采样时段接着该第二逐次逼近块的残余采样时段。其中，该第一逐次逼近块的逐次逼近转换时段与该第二逐次逼近块的残余采样时段同时开始，及/或，该第一逐次逼近块的逐次逼近转换时段与该第二逐次逼近块的输入采样时段同时结束。其中，该第一逐次逼近块的逐次逼近转换时段持续整个输入采样周期，该第二逐次逼近块的残余采样时段及输入采样时段均持续半个输入采样周期。其中，该第二逐次逼近块的残余采样时段接着该第一逐次逼近块的输入采样时段。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例，采用多个逐次逼近块轮流对输入电压进行取样并且采用噪声整形电路来交替地从多个逐次逼近块接收残余电压，并基于残余电压注入噪声整形信号至该多个逐次逼近块，因此能够在降低噪声的同时提高净采样率。附图说明通过阅读接下来的详细描述以及参考附图所做的示例，可以更全面地理解本专利技术，其中：图1为SARADC的示例；图2为具有噪声整形(noiseshaping)功能的SARADC的示例；图3为根据本专利技术实施例的具有噪声整形功能的交织SARADC的示例；图4为根据本专利技术实施例的时序图，用于操作图3的ADC；图5为根据本专利技术实施例的时序图，用于操作图3的ADC。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本申请说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”、“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包括(含)但不限定于”。另外，“耦接”一词在此为包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接至该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。以下描述示出了实现本专利技术的典型实施例。该描述仅是出于说明本专利技术一般原理的目的，并且不意味着限制。本专利技术的范围可通过参考权利要求书来确定。本专利技术涉及ADC(模拟至数字转换器)，例如一种交织的具有噪声整形功能的SARADC，具体内容详述如下。参考图1的SARADC，加权电容阵列102的顶板TP耦接至比较器104，以用于逐次逼近试验(通过比较器104输出一系列的比较结果来切换加权电容阵列102从而逐次逼近输入电压Vin的值)。在本公开中，逐次逼近的残余电压(residuevoltage，以下表示为Vres)(例如，从加权电容阵列102的顶板TP取回的电压值)进一步用来发展噪声整形技术。从残余电压Vres产生一噪声整形信号(以下表示为Sns)并送给比较器104的负输入端(－)，从而对SARADC的量化噪声和比较器噪声进行衰减。图2为具有噪声整形功能的SARADC的示例。在图2的上部分中，示出了具有噪声整形功能的SARADC的功能表示。除了含有图1所示的加权电容阵列102与比较器104的基本SAR结构之外，上部分中进一步示意了一噪声整形电路202，用来将加权电容阵列102输出的残余电压Vres转换为噪声整形信号Sns，并提供至比较器104的负输入端。对于N位模拟至数字转换，在比较器104作出第N个(Nth)决定之后，可以从加权电容阵列102的顶板TP得到残余电压Vres。因此，残余电压Vres包含噪声信息。在被噪声整形电路202处理之后，残余电压Vres被转换为噪声整形信号Sns以对随后的模拟至数字转换中的噪声进行整形。在图2的下部分中，示出了一等效信号流程。噪声整形电路202在SARADC的z转移函数中引入了一个回路滤波器204。通过噪声整形技术，可以降低量化噪声Q甚至比较器噪声(图中未示出)。噪声整形电路202可以仅包括电池电容，与加权电容阵列102的顶板TP共享电荷(charge-shared)。在一些示例中，噪声整形电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模数转换器，其特征在于，包括：第一逐次逼近块以及第二逐次逼近块，用于轮流对输入电压进行采样；噪声整形电路，交替地从该第一逐次逼近块接收第一残余电压以及从该第二逐次逼近块接收第二残余电压，并且输出噪声整形信号以注入该第一逐次逼近块与该第二逐次逼近块中。

【技术特征摘要】
2016.12.27 US 62/439,196;2017.12.04 US 15/830,3271.一种模数转换器，其特征在于，包括：第一逐次逼近块以及第二逐次逼近块，用于轮流对输入电压进行采样；噪声整形电路，交替地从该第一逐次逼近块接收第一残余电压以及从该第二逐次逼近块接收第二残余电压，并且输出噪声整形信号以注入该第一逐次逼近块与该第二逐次逼近块中。2.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，进一步包括：多工器，交替地输出来自该第一逐次逼近块的第一数字表示以及来自该第二逐次逼近块的第二数字表示，以形成该输入电压的数字表示。3.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，该第一逐次逼近块及该第二逐次逼近块在各自的输入采样时段内采样该输入电压；该第一逐次逼近块及该第二逐次逼近块在各自的逐次逼近转换时段内执行该输入电压的逐次逼近；该第一逐次逼近块及该第二逐次逼近块在各自的残余采样时段内分别维持该第一残余电压及该第二残余电压以供该噪声整形电路采样。4.如权利要求1至3中任一项所述的模数转换器，其特征在于，该第一逐次逼近块的输入采样时段与该第二逐次逼近块的逐次逼近转换时段及/或残余采样时段重叠；该第二逐次逼近块的残余采样时段接着该第二逐次逼近块的逐次逼近转换时段。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘纯成，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71