可反馈调整比较器噪声以提高转换速度的模数转换器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可反馈调整比较器噪声以提高转换速度的模数转换器。所述模数转换器包括：开关电容数模转换器、动态锁存比较器、噪声调整信号发生器和噪声调整阵列，该模数转换器的开关电容数模转换器采用非二进制权重的电容阵列，以及噪声调整阵列中的电容为动态锁存比较器的动态预放大级的负载，通过噪声调整信号发生器控制噪声调整阵列中的电容所对应的开关的切断/接通的状态来增大动态锁存比较器的动态预放大级的电容负载以降低模数转换器的噪声以及减慢动态锁存比较器的比较速度以提高模数转换器的转换速度。本实用新型专利技术通过控制噪声调整阵列开关的切断/接通的状态来增大动态锁存比较器的动态预放大级的电容负载以提高模数转换器的转换速度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微电子技术设计领域，具体而言，本技术涉及可反馈调整比较器噪声以提高转换速度的模数转换器。
技术介绍
近年来，随着CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺的发展，具有中等分辨率的逐次逼近型模数转换器很容易实现采样率达到几十MSPS(Million Samples per Second，每秒采样百万次)，从而实现了低功耗，面积小的优点，其中，中等分辨率是指能够分辨范围在8bit至12bit之间。传统的逐次逼近模数转换器中的动态锁存比较器的噪声是按最高要求来设计的，这增加了动态锁存比较器的功耗并降低了动态锁存比较器的比较速度，增加了逐次逼近模数转换器的整体转换时间，降低了逐次逼近模数转换器的转换速度。
技术实现思路
本技术实施例提供一种可反馈调整比较器噪声以提高转换速度的模数转换器，该模数转换器的开关电容数模转换器采用非二进制权重的电容阵列，通过控制噪声调整阵列中的电容所对应的开关的切断/接通的状态来增大动态锁存比较器的动态预放大级的电容负载以提高模数转换器的转换速度。本技术实施例提供了一种可反馈调整比较器噪声以提高转换速度的模数转换器，所述模数转换器包括：开关电容数模转换器、动态锁存比较器、比较器输出判断电路、异步时钟产生电路、逐次逼近逻辑、噪声调整信号发
生器和噪声调整阵列，开关电容数模转换器对输入信号进行采样处理，其中，开关电容数模转换器为采用非二进制权重的电容阵列；噪声调整信号发生器产生控制噪声调整阵列的控制信号；动态锁存比较器包括动态预放大级和锁存级，噪声调整阵列包括开关和电容，噪声调整阵列中的电容为动态锁存比较器的动态预放大级的负载，通过噪声调整信号发生器控制噪声调整阵列中的电容所对应的开关的切断/接通的状态来增大动态锁存比较器的动态预放大级的电容负载以降低模数转换器的噪声以及减慢动态锁存比较器的比较速度以提高模数转换器的转换速度，其中，异步时钟产生电路产生动态锁存比较器的异步时钟控制信号。优选的，噪声调整阵列中的电容的一端接地，电容的另一端与相应的开关相连接，相应的开关的另一端与动态锁存比较器的动态预放大级的输出端相连接。优选的，模数转换器还包括数字输出编码电路，数字输出编码电路将逐次逼近逻辑所产生的非二进制数字码转换成相应的二进制编码并输出。优选的，动态锁存比较器的动态预放大级实现对输入电压信号进行预放大处理的过程，以生成放大的电压信号并输出；动态锁存比较器的锁存级通过正指数建立以对放大的电压信号进行电压信号比较处理的过程，以生成相应的信号并输出，其中，动态预放大级的输出端与锁存级的输入端相连接。优选的，噪声调整阵列为采用温度计码切换的开关电容阵列。优选的，将以温度计码切换的开关电容阵列对应的电容连接至动态锁存比较器的动态预放大级的输出端以作为动态预放大级的负载。优选的，将噪声调整阵列中对应的电容连接至动态锁存比较器的动态预放大级的输入端，以及通过控制噪声调整阵列中的电容所对应的开关的切断/接通的状态以调
整电容与开关电容模数转换器的权电容的分压关系来减小动态锁存比较器的放电电流。优选的，将噪声调整阵列连接至动态锁存比较器的预放大级的尾电流源，以及通过控制噪声调整阵列中的开关的切断/接通的状态以减小动态锁存比较器的尾电流的大小。优选的，动态锁存比较器的动态预放大级的尾电流采用数字可编程的形式。本技术实施例提供的可反馈调整比较器噪声以提高转换速度的模数转换器，该模数转换器的开关电容数模转换器采用非二进制权重的电容阵列，以及通过控制噪声调整阵列中的电容所对应的开关的切断/接通的状态来增大动态锁存比较器的动态预放大级的电容负载以降低模数转换器的噪声以及减慢动态锁存比较器的比较速度以提高模数转换器的转换速度。附图说明图1是本技术实施例的可反馈调整比较器噪声以提高转换速度的模数转换器的结构示意图；图2是一种典型的动态锁存比较器的电路示意图；图3是本技术实施例的噪声调整阵列的另一种连接方式示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。对于传统二进制的逐次逼近模数转换器，如果在转换期间的某一步转换时，开关电容数模转换器在规定的时间内未能达到信号的建立要求，此时送入比较器的信号可能导致一个错误的比较结果，而且这个错误的结果是不可恢复的，最终得到一个错误的转换结果。相对传统二进制的逐次逼近模数转换器而言，非二进制权重的逐次逼近模数转换器在高度应用方面有着显著的优势，其原因在于：非二进制权重的逐次逼近模数转换器对开关电容数模转换器的建立有一定的冗余误差。实际应用中，可以根据需求对每一步的建立过程实现不同大小的冗余误差，通常这个冗余误差范围从最高位到最低位单调降低，此时开关电容数模转换器实际的输出电压信号可表示为：VDAC＝VDAC,ideal+ΔVerror，其中，VDAC表示实际开关电容数模转换器的输出电压值，VDAC,ideal表示理想开关电容数模转换器的输出电压值，ΔVerror表示开关电容数模转换器建立的冗余误差电压值。在高速应用中，逐次逼近模数转换器中通常采用动态锁存比较器以满足速度的要求，因此还可以通过提高动态锁存比较器的速度来提高逐次逼近模数转换器的转换速度，然而动态锁存比较器在速度跟噪声方面存在着难以平衡的问题。如图1所示，为本技术实施例的用于提高转换速度的模数转换器的结构示意图。图1中图示为：101、开关电容数模转换器，102、动态锁存比较器，103、比较器输出判断电路，104、异步时钟产生电路，105、逐次逼近逻辑，106、噪声调整信号发生器，107、噪声调整阵列，108、数字输出编码电路。开关电容数模转换器中的电容阵列采用的是非二进制权重编码，开关电容模数转换器接收待转换的模拟差分输入电压信号VINP和VIIN，完成差分输入信号的采样操作以及输出相应的比较信号VP和VN，开关电容数模转换器的输出端与动态锁存比较器的动态预放大级的输入端相连接。在逐次逼近模数转换器的转换期间，根据控制信号产生不同的输出信号，相应的输出信号输出至动态预放大级。开关电容数模转换器中的采用非二进制权重的电容阵列，非二进制权重要求模数转换器的N bit位数需要用M bit位数实现，且M>N，开关电
容数模转换器的总电容数为其中，每一位的电容值小于前面所有电容值之和，动态锁存比较器由动态预放大级和锁存级构成，动态预放大级用来实现对输入端电压信号的放大作用，锁存级对放大后的信号进行正指数的建立过程以快速完成比较过程。具体的连接方式为：动态预放大级的输入端连接开关电容数模转换器的输出端，动态预放大级的输出端OP和ON与锁存级的输入端相接，动态预放大级的输出端与锁存级的输入端相接，锁存级的输出端连接比较器输出判断电路的两个输入端。比较器输出判断电路根据动态锁存比较器的输出结果Q和QB产生相应的Valid信号。比较器输出判断电路的输出端分别与逐次逼近逻辑的输入端、异步时钟产生电路的输入端相连接。逐次逼近逻辑的输入端与比较器输出判断电路的输出端相接，逐次逼近逻辑根据Valid信号产生相应的开关电容数模转换器的控制信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可反馈调整比较器噪声以提高转换速度的模数转换器，其特征在于，包括：开关电容数模转换器、动态锁存比较器、比较器输出判断电路、异步时钟产生电路、逐次逼近逻辑、噪声调整信号发生器和噪声调整阵列，所述开关电容数模转换器对输入信号进行采样处理，其中，所述开关电容数模转换器为采用非二进制权重的电容阵列；所述噪声调整信号发生器产生控制所述噪声调整阵列的控制信号；所述动态锁存比较器包括动态预放大级和锁存级，所述噪声调整阵列包括开关和电容，所述噪声调整阵列中的电容为所述动态锁存比较器的动态预放大级的负载，通过所述噪声调整信号发生器控制所述噪声调整阵列中的电容所对应的开关的切断/接通的状态来增大所述动态锁存比较器的动态预放大级的电容负载以降低所述模数转换器的噪声以及减慢所述动态锁存比较器的比较速度以提高所述模数转换器的转换速度，其中，所述异步时钟产生电路产生所述动态锁存比较器的异步时钟控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种可反馈调整比较器噪声以提高转换速度的模数转换器，其特征在于，包括：开关电容数模转换器、动态锁存比较器、比较器输出判断电路、异步时钟产生电路、逐次逼近逻辑、噪声调整信号发生器和噪声调整阵列，所述开关电容数模转换器对输入信号进行采样处理，其中，所述开关电容数模转换器为采用非二进制权重的电容阵列；所述噪声调整信号发生器产生控制所述噪声调整阵列的控制信号；所述动态锁存比较器包括动态预放大级和锁存级，所述噪声调整阵列包括开关和电容，所述噪声调整阵列中的电容为所述动态锁存比较器的动态预放大级的负载，通过所述噪声调整信号发生器控制所述噪声调整阵列中的电容所对应的开关的切断/接通的状态来增大所述动态锁存比较器的动态预放大级的电容负载以降低所述模数转换器的噪声以及减慢所述动态锁存比较器的比较速度以提高所述模数转换器的转换速度，其中，所述异步时钟产生电路产生所述动态锁存比较器的异步时钟控制信号。2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述噪声调整阵列中的电容的一端接地，所述电容的另一端与相应的开关相连接，所述相应的开关的另一端与所述动态锁存比较器的动态预放大级的输出端相连接。3.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述模数转换器还包括数字输出编码电路，所述数字输出编码电路将所述逐次逼近逻辑所产生的非二进制数字码转换成相应的二进制编码并输出。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹淑新，张莉莉，
申请(专利权)人：英特格灵芯片天津有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12