一种逐次逼近型模数转换器及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种逐次逼近型模数转换器及电子装置。该逐次逼近型模数转换器包括：比较器；异步时钟信号生成器，所述异步时钟信号生成器生成所述比较器的比较时钟信号；其中，所述异步时钟信号生成器包括：比较完成信号生成模块，所述比较完成信号生成模块基于所述比较器的比较结果生成比较完成信号；工艺角检测模块，所述工艺角检测模块用于检测工艺角；延时模块，所述延时模块用于产生延时，并基于所述工艺角检测模块的检测结果控制所述延时的长短。该逐次逼近型模数转换器可以实现比较器周期对工艺角的自适应，自动调整比较器速度，使得能够充分利用整个比较阶段，从而降低了对参考电压建立时间的要求。该电子装置具有类似的优点。

A successive approximation analog-to-digital converter and electronic device

The invention provides a successive approximation analog-to-digital converter and an electronic device. The successive approximation analog-to-digital converter includes: a comparator; an asynchronous clock signal generator, which generates a comparative clock signal of the comparator; and the asynchronous clock signal generator includes a comparison completion signal generation module based on the ratio. The comparison result of the comparator generates a comparison completion signal; the process angle detection module, which is used to detect the process angle; and the delay module, which is used to generate the delay, controls the length of the delay based on the test result of the process angle detection module. The successive approximation analog-to-digital converter can realize the self-adaptation of the comparator cycle to the process angle and automatically adjust the comparator speed so as to make full use of the whole comparison stage, thus reducing the requirement of reference voltage setup time. The electronic device has similar advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种逐次逼近型模数转换器及电子装置
本专利技术涉及半导体集成电路
，具体而言涉及一种逐次逼近型模数转换器及电子装置。
技术介绍
随着集成电路和数字信号处理技术的快速发展，我们可以在数字域里实现比模拟域里更高精度，更快速度，更低价格的各种信号处理功能，因此，模数转换器作为模拟系统和数字系统的接口就变得非常重要。而在各种类型的模数转换器当中，逐次逼近型的模数转换器(SARADC)因为其低功耗，中等精度和中高分辨率而得到了广泛的应用。异步SARADC由于可以实现更快的速度而受到广泛关注和应用。异步SARADC内部比较器采用异步时钟信号控制，使得每个比较周期均可以不同，因此可以实现更快的速度。异步SARADC内部比较器的比较周期取决于器件翻转速度，对于同种工艺，各个工艺角(PVT(process,voltage,temperature)Corner)下器件速度的差异非常大(例如FF工艺角下比SS工艺角下比较器速度快3倍)。在快速工艺角下，SARADC内部比较器比较周期短，对参考电压的建立时间的要求比较苛刻；在较慢工艺角下，SARADC内部比较器比较周期长，对参考电压的建立时间的要求比较宽松。目前的解决方法主要是采用同步设计方案或者尽可能增加参考电压的驱动能力，但是这两种方案会对器件的性能和设计难度造成影响。因此，有必要提出一种逐次逼近型模数转换器及电子装置，以至少部分解决上述问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了克服目前存在的问题，本专利技术一方面提供一种逐次逼近型模数转换器，其包括：比较器，所述比较器用于对输入信号进行比较并输出比较结果；异步时钟信号生成器，所述异步时钟信号生成器生成所述比较器的比较时钟信号，以控制所述比较器的比较周期；其中，所述异步时钟信号生成器包括：比较完成信号生成模块，所述比较完成信号生成模块基于所述比较器的比较结果生成比较完成信号；工艺角检测模块，所述工艺角检测模块用于检测工艺角；延时模块，所述延时模块在所述比较完成信号作用下产生延时，并基于所述工艺角检测模块的检测结果控制所述延时的长短。进一步地，所述工艺角检测模块包括环形振荡器，所述工艺角检测模块基于所述环形振荡器的频率来获得工艺角。进一步地，所述环形振荡器包括N个首尾相连的反相器，其中N为大于等于2的自然数。进一步地，所述延时模块包括M个依次连接的反相器，所述延时模块基于所述工艺角检测模块的检测结果控制所述反相器的工作数量来控制所述延时的长短，其中M为大于等于2的自然数。进一步地，所述比较完成信号生成模块包括串联连接的与非门和反相器，所述与非门的输入端与所述比较器的输出端连接，所述反相器的输出端与所述延时模块的输入端连接。进一步地，所述比较器包括前置放大器和锁存器，所述与非门的输入端与所述锁存器的输出端连接。进一步地，还包括：电容阵列，所述电容阵列基于差分输入模拟信号产生正向电压和反向电压；参考电压生成单元，所述参考电压生成单元用于为所述电容阵列生成参考电压；控制单元，所述控制单元控制所述电容阵列依次切换位电容，并通过所述比较器完成逐次逼近比较。进一步地，所述控制单元的输入端与所述比较器的输出端连接，用于根据所述比较器的比较结果控制所述电容阵列依次切换位电容。进一步地，还包括：输出单元，其与所述控制单元的输出端连接，用于根据所述比较单元比较结果输出数字信号。本专利技术提出的逐次逼近型模数转换器，通过检测工艺角，并基于工艺角调整异步时钟信号生成器中延时电路的延时，从而可以使各个工艺角下比较器的速度适中，实现比较器周期对工艺角的自适应调整，自动调整比较器速度，尤其是对于快速工艺角，使得比较器速度变慢，从而能够充分利用整个比较阶段，进而降低了对参考电压建立时间的要求。本专利技术再一方面提供一种电子装置，其包括本专利技术提出的逐次逼近型模数转换器以及与所述逐次逼近型模数转换器连接的电子组件。本专利技术提出的电子装置，由于其具有的逐次逼近型模数转换器可以实现比较器周期对工艺角的自适应，自动调整比较器速度，对于快速工艺角，比较器速度变慢，使得能够充分利用整个比较阶段，从而降低了对参考电压建立时间的要求。因此该电子装置具有类似的优点。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1示出目前一种逐次逼近型模数转换器的示意性电路结构图；图2A示出图1所示逐次逼近型模数转换器的采样时钟信号、比较时钟信号和参考电压在快速工艺角下的示意性时序图；图2B示出图1所示逐次逼近型模数转换器的采样时钟信号、比较时钟信号和参考电压在慢速工艺角下的示意性时序图；图3示出了根据本专利技术实施例的逐次逼近型模数转换器的示意性结构图；图4示出根据本专利技术实施例的比较完成信号生成模块的示意性结构图；图5示出根据本专利技术实施例的工艺角检测模块的示意性结构图；图6示出根据本专利技术实施例的延时模块的示意性结构图；图7A示出图3所示逐次逼近型模数转换器的采样时钟信号、比较时钟信号和参考电压在快速工艺角下的示意性时序图；图7B示出图3所示逐次逼近型模数转换器的采样时钟信号、比较时钟信号和参考电压在慢速工艺角下的示意性时序图；图8示出了根据本专利技术一实施方式的电子装置的结构示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逐次逼近型模数转换器，其特征在于，包括：比较器，所述比较器用于对输入信号进行比较并输出比较结果；异步时钟信号生成器，所述异步时钟信号生成器生成所述比较器的比较时钟信号，以控制所述比较器的比较周期；其中，所述异步时钟信号生成器包括：比较完成信号生成模块，所述比较完成信号生成模块基于所述比较器的比较结果生成比较完成信号；工艺角检测模块，所述工艺角检测模块用于检测工艺角；延时模块，所述延时模块在所述比较完成信号作用下产生延时，并基于所述工艺角检测模块的检测结果控制所述延时的长短。

【技术特征摘要】
1.一种逐次逼近型模数转换器，其特征在于，包括：比较器，所述比较器用于对输入信号进行比较并输出比较结果；异步时钟信号生成器，所述异步时钟信号生成器生成所述比较器的比较时钟信号，以控制所述比较器的比较周期；其中，所述异步时钟信号生成器包括：比较完成信号生成模块，所述比较完成信号生成模块基于所述比较器的比较结果生成比较完成信号；工艺角检测模块，所述工艺角检测模块用于检测工艺角；延时模块，所述延时模块在所述比较完成信号作用下产生延时，并基于所述工艺角检测模块的检测结果控制所述延时的长短。2.根据权利要求1所述的逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述工艺角检测模块包括环形振荡器，所述工艺角检测模块基于所述环形振荡器的频率来获得工艺角。3.根据权利要求2所述的逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述环形振荡器包括N个首尾相连的反相器，其中N为大于等于2的自然数。4.根据权利要求1所述的逐次逼近型模数转换器，其特征在于，所述延时模块包括M个依次连接的反相器，所述延时模块基于所述工艺角检测模块的检测结果控制所述反相器的工作数量来控制所述延时的长短，其中M为大于等于2的自然数。5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的逐次逼近型模数转换器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31