基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器。该模数转换器包括：采样开关(11)；非对称型差分电容阵列(12)，电连接所述采样开关(11)；比较器(13)、电连接所述非对称型差分电容阵列(12)；逐次逼近控制逻辑(14)，电连接所述非对称型差分电容阵列(12)及所述比较器(13)。本发明专利技术实施例提供了一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器，通过相较于传统对称结构电容阵列移除第一电容阵列最高为电容，而得到新型非对称差分电容阵列结构，节约了1/4的电容和面积，通过控制逻辑的开关时许，进一步的实现了功耗降低。

A successive approximation analog-to-digital converter based on asymmetrical differential capacitance array

The present invention relates to a successive approximation analog-to-digital converter based on an asymmetrical differential capacitance array. The analog-to-digital converter comprises a sampling switch (11); non symmetric differential capacitor array (12), electrically connecting the sampling switch (11); a comparator (13) and electrically connected with the non symmetric differential capacitor array (12); the control logic of successive approximations (14) and electrically connected with the non symmetric differential capacitor array (12) and the comparator (13). The embodiment of the invention provides a non symmetric differential capacitance array based on successive approximation analog-to-digital converter, through comparing with traditional symmetric capacitor array to remove the first capacitor array maximum capacitance, and a novel asymmetric differential capacitor array structure, saves the 1/4 capacitance and the area, through the switch control logic Xu, further to achieve the reduction in power consumption.

【技术实现步骤摘要】
基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器
本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器。
技术介绍
目前随着可穿戴设备的推广和精密的生物仪器的发展，由于逐次逼近型模数转换器(SARADC)的结构简单，功耗低等优点，而得到广泛的应用。由于逐次逼近模数转换器不需要诸如运算放大器等线性增益模块，使得SARADC能够较好地适应特征尺寸的减小和电源电压降低的工艺演化趋势。随着工艺的进步，SARADC所能达到的转换速率也增加到数百兆，从而可以和流水线型模数转换器媲美，并且有着更高的功耗利用率。SARADC主要功耗来源于电容阵列采样和切换的过程中所消耗的能耗。对于传统的基于电容阵列的逐次逼近型模数转换器，由于电容阵列相对较大的面积，导致了传统逐次逼近型模数转换器的精度无法做到很高。同时，由于传统的基于电容阵列的逐次逼近型模数转换器的电容阵列面积较大，导致了传统逐次逼近型模数转换器的精度无法做到很高，并且会引起功耗的增加的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器。具体地，本专利技术的一个实施例提供了一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器，包括：采样开关11；非对称型差分电容阵列12，电连接所述采样开关11；比较器13、电连接所述非对称型差分电容阵列12；逐次逼近控制逻辑14，电连接所述非对称型差分电容阵列12及所述比较器13。在本专利技术的一个实施例中，所述采样开关11包括第一采样开关K1和第二采样开关K2；其中，所述第一采样开关K1电连接所述比较器13的正向输入端；所述第二采样开关K2电连接所述比较器13的反向输入端。在本专利技术的一个实施例中，所述非对称型差分电容阵列12包括第一电容阵列121和第二电容阵列122；其中，所述第一电容阵列121的电容上极板电连接所述比较器13的正向输入端；所述第二电容阵列122的电容上极板电连接所述比较器13的反向输入端。在本专利技术的一个实施例中，所述第一电容阵列121和所述第二电容阵列122的电容下极板通过控制开关选择性电连接至参考电压端。在本专利技术的一个实施例中，所述参考电压端包括电源电压端(Vref)、共模电压端(Vcm)和地电压端(GND)；其中，所述共模电压端(Vcm)电压值为所述电源电压端(Vref)电压值的一半。在本专利技术的一个实施例中，所述第一电容阵列(121)包括8个二进制结构的电容；所述第二电容阵列(122)包括9个二进制结构的电容。在本专利技术的一个实施例中，所述第一电容阵列121包括第一电容C10、第二电容C11、第三电容C12、第四电容C13、第五电容C14、第六电容C15、第七电容C16以及第八电容C17；其中，所述第一电容(C10)和所述第二电容(C11)的电容值均为C，所述第三电容C12、所述第四电容C13、所述第五电容C14、所述第六电容C15、所述第七电容C16以及所述第八电容C17的电容值依次为2C、4C、8C、16C、32C和64C。在本专利技术的一个实施例中，所述第二电容阵列(122)包括第九电容(C20)、第十电容(C21)、第十一电容(C22)、第十二电容(C23)、第十三电容(C24)、第十四电容(C25)、第十五电容(C26)、第十六电容(C27)以及第十七电容(C28)；其中，所述第九电容(C20)和所述第十电容(C21)的电容值均为C，所述第十一电容(C22)、所述第十二电容(C23)、所述第十三电容(C24)、所述第十四电容(C25)、所述第十五电容(C26)、所述第十六电容(C27)以及所述第十七电容(C28)的电容值依次为2C、4C、8C、26C、32C、64C和128C。本专利技术实施例提供了一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器，通过相较于传统对称结构电容阵列移除第一电容阵列最高为电容，而得到新型非对称差分电容阵列结构，节约了1/4的电容和面积，通过控制逻辑的开关时许，进一步的实现了功耗降低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器的结构框图；图2为本专利技术实施例一提供的一种非对称型差分电容阵列的结构示意图；图3为本专利技术实施例二提供的一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器的结构示意图；图4为本专利技术实施例三提供的一种逐次逼近控制逻辑的开关时序电路原理图；图5～图8分别为图4的开关时序电路原理图的A、B、C和D部分示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例一提供的一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器的结构框图。该模数转换器包括：采样开关11；非对称型差分电容阵列12，电连接所述采样开关11；比较器13、电连接所述非对称型差分电容阵列12；逐次逼近控制逻辑14，电连接所述非对称型差分电容阵列12及所述比较器13。其中，所述采样开关11包括第一采样开关K1和第二采样开关K2；其中，所述第一采样开关K1电连接所述比较器13的正向输入端；所述第二采样开关K2电连接所述比较器13的反向输入端。进一步地，请参见图2，图2为本专利技术实施例一提供的一种非对称型差分电容阵列的结构示意图。所述非对称型差分电容阵列12包括第一电容阵列121和第二电容阵列122；其中，所述第一电容阵列121的电容上极板电连接所述比较器13的正向输入端；所述第二电容阵列122的电容上极板电连接所述比较器13的反向输入端。优选地，所述第一电容阵列121和所述第二电容阵列122的电容下极板通过控制开关选择性电连接至参考电压端。其中，所述参考电压端包括电源电压端(Vref)、共模电压端(Vcm)和地电压端(GND)；其中，所述共模电压端(Vcm)电压值为所述电源电压端(Vref)电压值的一半。进一步地，所述第一电容阵列(121)包括8个二进制结构的电容；所述第二电容阵列(122)包括9个二进制结构的电容。具体地，所述第一电容阵列121包括第一电容C10、第二电容C11、第三电容C12、第四电容C13、第五电容C14、第六电容C15、第七电容C16以及第八电容C17；其中，所述第一电容(C10)和所述第二电容(C11)的电容值均为C，所述第三电容C12、所述第四电容C13、所述第五电容C14、所述第六电容C15、所述第七电容C16以及所述第八电容C17的电容值依次为2C、4C、8C、16C、32C和64C。具体地，所述第二电容阵列(122)包括第九电容(C20)、第十电容(C21)、第十一电容(C22)、第十二电容(C23)、第十三电容(C24)、第十四电容(C25)、第十五电容(C26)、第十六电容(C27)以及第十七电容(C28)；其中，所述第九电容(C20)和所述第十电容(C21)的电容值均为C，所述第十一电容(C22)、所述第十二电容(C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器，包括：采样开关(11)；非对称型差分电容阵列(12)，电连接所述采样开关(11)；比较器(13)、电连接所述非对称型差分电容阵列(12)；逐次逼近控制逻辑(14)，电连接所述非对称型差分电容阵列(12)及所述比较器(13)。

【技术特征摘要】
1.一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器，包括：采样开关(11)；非对称型差分电容阵列(12)，电连接所述采样开关(11)；比较器(13)、电连接所述非对称型差分电容阵列(12)；逐次逼近控制逻辑(14)，电连接所述非对称型差分电容阵列(12)及所述比较器(13)。2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述采样开关(11)包括第一采样开关(K1)和第二采样开关(K2)；其中，所述第一采样开关(K1)电连接所述比较器(13)的正向输入端；所述第二采样开关(K2)电连接所述比较器(13)的反向输入端。3.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述非对称型差分电容阵列(12)包括第一电容阵列(121)和第二电容阵列(122)；其中，所述第一电容阵列(121)的电容上极板电连接所述比较器(13)的正向输入端；所述第二电容阵列(122)的电容上极板电连接所述比较器(13)的反向输入端。4.根据权利要求3所述的模数转换器，其特征在于，所述第一电容阵列(121)和所述第二电容阵列(122)的电容下极板通过控制开关选择性电连接至参考电压端。5.根据权利要求4所述的模数转换器，其特征在于，所述参考电压端包括电源电压端(Vref)、共模电压端(Vcm)和地电压端(GND)；其中，所述共模电压端(Vcm)电压值为所述电源电压端(Vref)电压值的一半。6.根据权利要求3所述的模数转换器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁鸿志，丁瑞雪，刘术彬，朱樟明，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61