具有重叠参考电压范围的逐次逼近寄存器（SAR）模数转换器（ADC）制造技术

公开了一种模数转换器(ADC)。ADC包括DAC和比较器，该DAC基于模拟输入和数字输入字生成第一信号，该比较器生成比较器输出，比较器输出具有与第一信号和第二信号之间的差的表示对应的值。在第一时段期间，第二信号等于参考信号，第一信号等于模拟输入，并且比较器生成第一比较器输出。在第二时间段期间，第二信号等于参考信号，第一信号等于模拟输入加上预定信号，并且比较器生成第二比较器输出。SAR逻辑电路基于第一比较器输出和第二比较器输出生成DAC的数字输入字。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有重叠参考电压范围的逐次逼近寄存器（SAR）模数转换器（ADC）相关申请的交叉引用本专利文件要求申请人深圳市汇顶科技股份有限公司于2018年7月8日提交的美国非临时专利申请号为16/029,644、专利技术名称为“具有重叠参考电压范围的逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)”的优先权和权益。上述专利申请的全部内容通过引用并入本专利文件的公开内容。
本专利技术总体上涉及一种逐次逼近寄存器(successiveapproximationregister，SAR)模数转换器(analogtodigitalconverter，ADC)，更具体地，涉及一种具有用于改变输入电压的裕度的SARADC，其参考电压约等于最大输入电压和最小输入电压之间差的一半。
技术介绍
传统的SARADC架构使用等于或基本等于最大输入电压的参考电压。由于在电容数模转换器(capacitivedigitaltoanalogconverter，CDAC)中使用参考电压，因此CDAC使用的功率受参考电压的值的显著影响。此外，功率和延迟受SAR完成转换所需的时钟周期数的影响。
技术实现思路
一个专利技术方面是一种逐次逼近寄存器SAR模数转换器ADC。所述SARADC包括SAR逻辑电路，被配置为生成数字输入字；DAC，被配置为接收所述数字输入字和模拟输入，并基于所述模拟输入和所述数字输入字生成第一信号。所述SARADC还包括比较器，包括：第一输入端，被配置为接收所述第一信号，以及第二输入端，被配置为接收第二信号，其中，所述比较器被配置为基于所述第一信号和所述第二信号生成比较器输出。所述比较器输出具有与所述第一信号和所述第二信号之间的差的表示对应的值。在第一时间段期间，所述第二信号等于参考信号，所述第一信号等于所述模拟输入，并且所述比较器被配置为基于所述第一时间段的所述第一信号和所述第二信号生成第一比较器输出。在第二时间段期间，所述第二信号等于所述参考信号，所述第一信号等于所述模拟输入加上预定信号，并且所述比较器被配置为基于所述第二时间段的所述第一信号和所述第二信号生成第二比较器输出。所述SAR逻辑电路还被配置为接收所述第一比较器输出和所述第二比较器输出，并基于所述第一比较器输出和所述第二比较器输出生成所述DAC的所述数字输入字。在一些实施例中，所述SAR逻辑电路被配置为基于所述第一比较器输出，确定数字输出字的MSB。在一些实施例中，所述SAR逻辑电路被配置为基于所述第一比较器输出和所述第二比较器输出，生成所述模拟输入的数字表示。在一些实施例中，在第三时间段期间，所述第二信号等于所述参考信号，并且所述第一信号等于所述模拟输入加上预定信号加上阶跃，其中，所述阶跃的表示是基于所述第二比较器输出由所述SAR逻辑电路确定的，以及其中，所述比较器被配置为基于所述第三时间段的所述第一信号和所述第二信号生成第三比较器输出。在一些实施例中，所述SAR逻辑电路被配置为基于所述第一比较器输出、所述第二比较器输出以及所述第三比较器输出，生成所述模拟输入的数字表示。在一些实施例中，所述DAC包括多个电容器以及多个开关，其中，每个开关连接到所述电容器中的一个特定电容器，且选择性地连接到接地电压或参考电压，并且被配置为选择性地将所述特定电容器连接到所述接地电压或所述参考电压。在一些实施例中，在所述第二时段期间，所述SAR逻辑电路被配置为使所述DAC生成所述第一信号，使得所述第一信号等于所述模拟输入的电压加上预定电压，其中，响应于指示所述模拟输入小于所述参考信号的所述第一比较器输出，在生成所述第一信号的同时，所述DAC的一个或多个开关从连接到所述接地电压切换到连接到所述参考电压。在一些实施例中，所述一个或多个开关对应于所述DAC的特定电容器，所述DAC的特定电容器，响应于所述一个或多个开关被切换，使得所述第一信号的电压增加了所述预定电压。在一些实施例中，在所述第二时段期间，所述SAR逻辑电路被配置为使所述DAC生成所述第一信号，使得所述第一信号等于所述模拟输入的电压减去预定电压，其中，响应于指示所述模拟输入大于所述参考信号的所述第一比较器输出，在生成所述第一信号的同时，所述DAC的一个或多个开关从连接到所述参考电压切换到连接到所述接地电压。在一些实施例中，所述一个或多个开关对应于所述DAC的特定电容器，所述DAC的特定电容器，响应于所述一个或多个开关被切换，使得所述第一信号的电压降低了所述预定电压。另一专利技术方面是一种使用逐次逼近寄存器SAR模数转换器ADC确定具有与模拟输入值对应的值的数字输出字的方法。所述方法包括：使用所述SARADC的SAR逻辑电路，生成数字输入字。所述方法还包括使用所述SARADC的DAC：接收所述数字输入字和模拟输入，以及基于所述模拟输入和所述数字输入字生成第一信号。所述方法还包括使用所述SARADC的比较器：在第一输入端接收所述第一信号，在第二输入端接收第二信号，以及基于所述第一信号和所述第二信号，生成比较器输出。所述比较器输出具有与所述第一信号和所述第二信号之间的差的表示对应的值。在第一时间段期间，所述第二信号等于参考信号，所述第一信号等于所述模拟输入，并且所述比较器被配置为基于所述第一时间段的所述第一信号和所述第二信号生成第一比较器输出。在第二时间段期间，所述第二信号等于所述参考信号，所述第一信号等于所述模拟输入加上预定信号，并且所述比较器被配置为基于所述第二时间段的所述第一信号和所述第二信号生成第二比较器输出。所述方法还包括使用所述SARADC的SAR逻辑电路：接收所述第一比较器输出和所述第二比较器输出，以及基于所述第一比较器输出和所述第二比较器输出，生成所述DAC的所述数字输入字。在一些实施例中，所述方法还包括使用所述SAR逻辑电路，基于所述第一比较器输出，确定数字输出字的MSB。在一些实施例中，所述方法还包括使用所述SAR逻辑电路，基于所述第一比较器输出和所述第二比较器输出，生成所述模拟输入的数字表示。在一些实施例中，在第三时间段期间，所述第二信号等于所述参考信号，并且所述第一信号等于所述模拟输入加上预定信号加上阶跃，其中，所述阶跃的表示是基于所述第二比较器输出由所述SAR逻辑电路确定的，以及其中，所述方法还包括使用所述比较器，基于所述第三时间段的所述第一信号和所述第二信号，生成第三比较器输出。在一些实施例中，所述方法还包括使用所述SAR逻辑电路，基于所述第一比较器输出、所述第二比较器输出和所述第三比较器输出，生成所述模拟输入的数字表示。在一些实施例中，所述DAC包括多个电容器以及多个开关，其中，每个开关连接到所述电容器中的一个特定电容器，且选择性地连接到接地电压或参考电压，所述方法包括，使用所述开关将每个特定电容器连接到所述接地电压或所述参考电压。在一些实施例中，所述方法还包括在所述第二时段期间，使用所述SAR逻辑电路：使得所述DAC生成所述第一信号，使得所述第一信号等于所述模拟输入的电压加上预定电压，以及响应于指示所述模拟输入小于所述参考信号的所述第一比较器输出，在生成所述第一信号的同时，所述DAC的一个或多个开关从连接到所述接地电压切换到连接到所述参考电压。在一些实施例中，所述一个或多个开关对应于所述DAC的特定电容器，所述DA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逐次逼近寄存器SAR模数转换器ADC，包括：SAR逻辑电路，被配置为生成数字输入字；DAC，被配置为接收所述数字输入字和模拟输入，并基于所述模拟输入和所述数字输入字生成第一信号；以及比较器，包括：第一输入端，被配置为接收所述第一信号，以及第二输入端，被配置为接收第二信号，其中，所述比较器被配置为基于所述第一信号和所述第二信号生成比较器输出，其中，所述比较器输出具有与所述第一信号和所述第二信号之间的差的表示对应的值，其中，在第一时间段期间，所述第二信号等于参考信号，所述第一信号等于所述模拟输入，并且所述比较器被配置为基于所述第一时间段的所述第一信号和所述第二信号生成第一比较器输出，其中，在第二时间段期间，所述第二信号等于所述参考信号，所述第一信号等于所述模拟输入加上预定信号，并且所述比较器被配置为基于所述第二时间段的所述第一信号和所述第二信号生成第二比较器输出，其中，所述SAR逻辑电路还被配置为接收所述第一比较器输出和所述第二比较器输出，并基于所述第一比较器输出和所述第二比较器输出生成所述DAC的所述数字输入字。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2018.07.08 US 16/029,6441.一种逐次逼近寄存器SAR模数转换器ADC，包括：SAR逻辑电路，被配置为生成数字输入字；DAC，被配置为接收所述数字输入字和模拟输入，并基于所述模拟输入和所述数字输入字生成第一信号；以及比较器，包括：第一输入端，被配置为接收所述第一信号，以及第二输入端，被配置为接收第二信号，其中，所述比较器被配置为基于所述第一信号和所述第二信号生成比较器输出，其中，所述比较器输出具有与所述第一信号和所述第二信号之间的差的表示对应的值，其中，在第一时间段期间，所述第二信号等于参考信号，所述第一信号等于所述模拟输入，并且所述比较器被配置为基于所述第一时间段的所述第一信号和所述第二信号生成第一比较器输出，其中，在第二时间段期间，所述第二信号等于所述参考信号，所述第一信号等于所述模拟输入加上预定信号，并且所述比较器被配置为基于所述第二时间段的所述第一信号和所述第二信号生成第二比较器输出，其中，所述SAR逻辑电路还被配置为接收所述第一比较器输出和所述第二比较器输出，并基于所述第一比较器输出和所述第二比较器输出生成所述DAC的所述数字输入字。2.根据权利要求1所述的SARADC，其中，所述SAR逻辑电路被配置为基于所述第一比较器输出，确定数字输出字的MSB。3.根据权利要求1所述的SARADC，其中，所述SAR逻辑电路被配置为基于所述第一比较器输出和所述第二比较器输出，生成所述模拟输入的数字表示。4.根据权利要求1所述的SARADC，其中，在第三时间段期间，所述第二信号等于所述参考信号，并且所述第一信号等于所述模拟输入加上预定信号加上阶跃，其中，所述阶跃的表示是基于所述第二比较器输出由所述SAR逻辑电路确定的，以及其中，所述比较器被配置为基于所述第三时间段的所述第一信号和所述第二信号生成第三比较器输出。5.根据权利要求4所述的SARADC，其中，所述SAR逻辑电路被配置为基于所述第一比较器输出、所述第二比较器输出以及所述第三比较器输出，生成所述模拟输入的数字表示。6.根据权利要求1所述的SARADC，其中，所述DAC包括多个电容器以及多个开关，其中，每个开关连接到所述电容器中的一个特定电容器，且选择性地连接到接地电压或参考电压，并且被配置为选择性地将所述特定电容器连接到所述接地电压或所述参考电压。7.根据权利要求6所述的SARADC，其中，在所述第二时段期间，所述SAR逻辑电路被配置为使所述DAC生成所述第一信号，使得所述第一信号等于所述模拟输入的电压加上预定电压，其中，响应于指示所述模拟输入小于所述参考信号的所述第一比较器输出，在生成所述第一信号的同时，所述DAC的一个或多个开关从连接到所述接地电压切换到连接到所述参考电压。8.根据权利要求7所述的SARADC，其中，所述一个或多个开关对应于所述DAC的特定电容器，所述DAC的特定电容器，响应于所述一个或多个开关被切换，使得所述第一信号的电压增加了所述预定电压。9.根据权利要求6所述的SARADC，其中，在所述第二时段期间，所述SAR逻辑电路被配置为使所述DAC生成所述第一信号，使得所述第一信号等于所述模拟输入的电压减去预定电压，其中，响应于指示所述模拟输入大于所述参考信号的所述第一比较器输出，在生成所述第一信号的同时，所述DAC的一个或多个开关从连接到所述参考电压切换到连接到所述接地电压。10.根据权利要求9所述的SARADC，其中，所述一个或多个开关对应于所述DAC的特定电容器，所述DAC的特定电容器，响应于所述一个或多个开关被切换，使得所述第一信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·阿布迪纳，阿里·法里德，哈桑·奥萨马·埃尔温，艾哈迈德·埃米拉，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44