高效逐次逼近寄存器模数转换器制造技术

一种逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)，包括：SAR ADC包括：DAC，用于接收模拟输入电压和数字输入字，并产生第一电压。SAR ADC还包括比较器，用于基于第一电压和参考电压产生第二电压。第二电压具有与第一电压和参考电压之差的表示相对应的值。SAR ADC还包括SAR逻辑电路，用于为从比较器接收第二电压，并生成用于DAC的数字输入字。SAR逻辑电路还用于生成表示模拟输入电压的值的数字输出字，其中该SAR逻辑电路的数字输出字的位数比DAC的数字输入字的位数多。

Efficient successive approximation register analog-to-digital converter

A successive approximation register (SAR) analog-to-digital converter (ADC) includes: SAR ADC includes: DAC, which receives analog and digital input voltage and generates the first voltage. SAR ADC also includes a comparator for generating a second voltage based on a first voltage and a reference voltage. The second voltage has a value corresponding to the representation of the difference between the first voltage and the reference voltage. SAR ADC also includes SAR logic circuits for receiving the second voltage from the comparator and generating digital input words for DAC. The SAR logic circuit is also used to generate digital output words representing the value of analog input voltage, in which the number of digits of the digital output of the SAR logic circuit is larger than that of the digital input of the DAC.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高效逐次逼近寄存器模数转换器相关申请的交叉引用本专利文件要求深圳市汇顶科技股份有限公司于2018年5月31日提交的申请号为15/993,612、专利技术名称为“基于电压的开关时间自动校正”的美国非临时专利申请的权益和优先权。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的一部分。专利
本专利技术总体上涉及逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)，并且更具体地，涉及具有数模转换器(DAC)的SARADC，该DAC的分辨率位数少于SARADC的分辨率位数。专利技术背景传统SARADC架构中使用的DAC具有与SARADC的分辨率或位数相同的分辨率或位数。因此，DAC的功率大，尺寸也大，制造时很难实现良好匹配。
技术实现思路
一个专利技术方面是逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)，包括DAC，用于接收模拟输入电压和数字输入字，并基于所述模拟输入电压与所述数字字产生第一电压。所述SARADC还包括比较器，用于接收所述第一电压和参考电压，并基于所述第一电压和所述参考电压产生第二电压，其中所述第二电压具有与所述第一电压和所述参考电压之差的表示相对应的值；以及SAR逻辑电路，用于从所述比较器接收所述第二电压，并基于从所述比较器接收的一个或多个第二电压生成用于所述DAC的所述数字输入字。所述SAR逻辑电路还用于基于从所述比较器接收的多个第二电压生成数字输出字，所述数字输出字表示所述模拟输入电压的值，并且所述SAR逻辑电路的所述数字输出字的位数比所述DAC的所述数字输入字的位数多。在一些实施例中，所述SAR逻辑电路用于通过将所述模拟输入电压与所述参考电压进行比较来确定所述数字输出字的MSB，以确定所述模拟输入电压与所述参考电压之差的数字表示，并基于所述模拟输入电压和所述参考电压之差的所述数字表示生成不同于MSB的数字输出字的位。在一些实施例中，与所述DAC的lsb对应的电压基本上等于与所述SARADC的lsb对应的电压。在一些实施例中，所述SAR逻辑电路用于基于通过所述比较器确定所述模拟输入电压是否小于或大于所述参考电压，确定所述数字输入字是否使得所述DAC产生所述第一电压，使得所述第一电压大于或小于所述模拟输入电压。在一些实施例中，所述SAR逻辑电路用于响应于所述模拟输入电压小于所述参考电压，生成所述数字输入字以使得所述DAC产生所述第一电压，所述第一电压大于所述模拟输入电压。在一些实施例中，所述SAR逻辑电路用于响应于所述模拟输入电压大于所述参考电压，生成所述数字输入字以使得所述DAC产生所述第一电压，所述第一电压小于所述模拟输入电压。在一些实施例中，所述SAR逻辑电路用于确定所述模拟输入电压与所述参考电压之差的数字表示。在一些实施例中，所述SAR逻辑电路用于通过线性查找来确定所述数字表示。在一些实施例中，所述SAR逻辑电路用于通过二分查找来确定所述数字表示。在一些实施例中，所述数字输出字根据由最小输入电压和最大输入电压限定的模拟值范围表示模拟输入电压的值，其中所述最小输入电压与所述最大输入电压之差基本上等于参考电压与所述最小输入电压之差的两倍。另一专利技术方面是一种利用逐次逼近寄存器(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：利用SARADC的DAC,接收模拟输入电压和数字输入字，并基于所述模拟输入电压与所述数字字产生第一电压。所述方法还包括：利用SARADC的比较器，接收所述第一电压和参考电压，并基于所述第一电压和所述参考电压产生第二电压，其中所述第二电压具有与所述第一电压和所述参考电压之差的表示相对应的值。所述方法还包括：利用SARADC的SAR逻辑电路，从所述比较器接收所述第二电压，并基于从所述比较器接收的一个或多个第二电压生成用于所述DAC的所述数字输入字，并基于从所述比较器接收的多个第二电压生成数字输出字，其中所述数字输出字表示所述模拟输入电压的值，并且其中所述数字输出字的位数比所述DAC的所述数字输入字的位数多。在一些实施例中，所述方法还包括：利用所述SAR逻辑电路，通过将所述模拟输入电压与所述参考电压进行比较来确定所述数字输出字的MSB，以确定所述模拟输入电压与所述参考电压之差的数字表示，并基于所述模拟输入电压和所述参考电压之差的所述数字表示生成与所述MSB不同的所述数字输出字的位。在一些实施例中，与所述DAC的lsb对应的电压基本上等于与所述SARADC的lsb对应的电压。在一些实施例中，所述方法还包括：利用所述SAR逻辑电路，基于通过所述比较器确定所述模拟输入电压是否小于或大于所述参考电压，确定所述数字输入字是否使得所述DAC产生所述第一电压，使得所述第一电压大于或小于所述模拟输入电压。在一些实施例中，所述方法还包括：利用所述SAR逻辑电路，响应于所述模拟输入电压小于所述参考电压，生成所述数字输入字以使得所述DAC产生所述第一电压，所述第一电压大于所述模拟输入电压。在一些实施例中，所述方法还包括：利用所述SAR逻辑电路，响应于所述模拟输入电压大于所述参考电压，生成所述数字输入字以使得所述DAC产生所述第一电压，所述第一电压小于所述模拟输入电压。在一些实施例中，所述方法还包括：利用所述SAR逻辑电路，确定所述模拟输入电压和所述参考电压之差的数字表示。在一些实施例中，所述方法还包括：利用所述SAR逻辑电路，通过线性查找来确定所述数字表示。在一些实施例中，所述方法还包括：利用所述SAR逻辑电路，通过二分查找来确定所述数字表示。在一些实施例中，所述数字输出字根据由最小输入电压和最大输入电压限定的模拟值范围表示所述模拟输入电压的值，其中所述最小输入电压与所述最大输入电压之差基本上等于参考电压与所述最小输入电压之差的两倍。附图说明图1是根据一个实施例的SARADC的示意图。图2是可用于图1的SARADC中的CDAC的实施例的示意图。图3是图1的SARADC运行的波形图。图4示图1的SARADC运行的波形图。具体实施方式本文结合附图对本专利技术的特定实施例进行描述。本文对各种细节进行了描述，因为这些细节涉及某些实施例。然而，本专利技术也可以以不同于本文描述方式的方式来实施。在不脱离本专利技术的情况下，本领域技术人员可以对所描述的实施例进行修改。因此，本专利技术不限于本文所公开的特定实施例。本专利技术涉及SARADC。SARADC基于逐次逼近系统确定模拟输入的相应数字值。SARADC的特定实施例设计为生成范围在最小输入值和最大输入值之间的模拟输入的数字值。如下更多具体描述中，逐次逼近系统利用参考电压值来生成数字值。在所述实施例中，参考电压近似或基本上等于最大输入值和最小输入值之差的一半。图1是根据一个实施例的SARADC100的示意图。SARADC100包括CDAC110、比较器120、SAR逻辑130和时钟发生器140。SARADC100接收Vin处的模拟输入值。响应于启动信号，SARADC100计算并生成与模拟输入值Vin对应的数字值。一旦计算出该值，SARADC100就会提供数字值作为输出字Dout。为了确定数字值，SARADC100先确定出最高有效位(MSB)，再确定数字输出字的每个其他位。为了确定MSB，响应于来自时钟发生器140的一个或多个时钟信号，将模拟输入电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逐次逼近寄存器SAR模数转换器ADC，包括：DAC，用于接收模拟输入电压和数字输入字，并基于所述模拟输入电压与所述数字字产生第一电压；比较器，用于接收所述第一电压和参考电压，并基于所述第一电压和所述参考电压产生第二电压，其中所述第二电压具有与所述第一电压和所述参考电压之差的表示相对应的值；以及SAR逻辑电路，用于从所述比较器接收所述第二电压，并基于从所述比较器接收的一个或多个第二电压生成用于所述DAC的所述数字输入字，其中所述SAR逻辑电路还用于基于从所述比较器接收的多个第二电压生成数字输出字，其中所述数字输出字表示所述模拟输入电压的值，并且其中所述SAR逻辑电路的所述数字输出字的位数比所述DAC的所述数字输入字的位数多。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2018.05.31 US 15/993,6121.一种逐次逼近寄存器SAR模数转换器ADC，包括：DAC，用于接收模拟输入电压和数字输入字，并基于所述模拟输入电压与所述数字字产生第一电压；比较器，用于接收所述第一电压和参考电压，并基于所述第一电压和所述参考电压产生第二电压，其中所述第二电压具有与所述第一电压和所述参考电压之差的表示相对应的值；以及SAR逻辑电路，用于从所述比较器接收所述第二电压，并基于从所述比较器接收的一个或多个第二电压生成用于所述DAC的所述数字输入字，其中所述SAR逻辑电路还用于基于从所述比较器接收的多个第二电压生成数字输出字，其中所述数字输出字表示所述模拟输入电压的值，并且其中所述SAR逻辑电路的所述数字输出字的位数比所述DAC的所述数字输入字的位数多。2.根据权利要求1所述的SARADC，其中所述SAR逻辑电路用于通过将所述模拟输入电压与所述参考电压进行比较来确定所述数字输出字的MSB，以确定所述模拟输入电压与所述参考电压之差的数字表示，并基于所述模拟输入电压与所述参考电压之差的所述数字表示生成与所述MSB不同的所述数字输出字的位。3.根据权利要求1所述的SARADC，其中与所述DAC的lsb对应的电压基本上等于与所述SARADC的lsb对应的电压。4.根据权利要求1所述的SARADC，其中所述SAR逻辑电路用于基于通过所述比较器确定所述模拟输入电压是否小于或大于所述参考电压，确定所述数字输入字是否使得所述DAC产生所述第一电压，使得所述第一电压大于或小于所述模拟输入电压。5.根据权利要求4所述的SARADC，其中所述SAR逻辑电路用于响应于所述模拟输入电压小于所述参考电压，生成所述数字输入字以使得所述DAC产生所述第一电压，所述第一电压大于所述模拟输入电压。6.根据权利要求4所述的SARADC，其中所述SAR逻辑电路用于响应于所述模拟输入电压大于所述参考电压，生成所述数字输入字以使得所述DAC产生所述第一电压，所述第一电压小于所述模拟输入电压。7.根据权利要求1所述的SARADC，其中，所述SAR逻辑电路用于确定所述模拟输入电压与所述参考电压之差的数字表示。8.根据权利要求7所述的SARADC，其中，所述SAR逻辑电路用于通过线性查找来确定所述数字表示。9.根据权利要求7所述的SARADC，其中，所述SAR逻辑电路用于通过二分查找来确定所述数字表示。10.根据权利要求1所述的SARADC，其中所述数字输出字根据由最小输入电压和最大输入电压限定的模拟值范围表示所述模拟输入电压的值，所述最小输入电压与所述最大输入电压之差基本上等于参考电压与所述最小输...

【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，艾哈迈德·埃米拉，哈桑·奥萨马·埃尔温，
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