一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构，每周期转换N.5比特，结构包括2×(N‑0.5)对差分电容阵列和2×(N‑0.5)对开关阵列，4×(N‑0.5)个自带故意输入偏差的比较器，以及数字控制逻辑；上述输入信号的正端输入和负端输入接入上述2×(N‑0.5)对差分电容阵列用来采样输入信号；上述2×(N‑0.5)对差分电容阵列根据接入的参考电压产生2×(N‑0.5)个参考电压；上述4×(N‑0.5)个自带故意输入偏差的比较器用来将上述2×(N‑0.5)个参考电压扩展成4×(N‑0.5)个参考电压，上述数字控制逻辑根据上述4×(N‑0.5)个自带故意输入偏差的比较器的比较结果，通过上述2×(N‑0.5)对开关阵列控制上述2×(N‑0.5)对差分电容阵列切换，对上述输入信号进行采样和比较，在一个转换周期内得到N.5比特数字信号。有益效果是提高逐次逼近型模数转换器转换速率。

A capacitor array structure for successive approximation ADC

【技术实现步骤摘要】
一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构
本专利技术涉及电子电路
，具体涉及一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构。
技术介绍
逐次逼近式模拟数字转换器，SAR为英文successiveapproximationregister的缩写，在每一次转换过程中，通过遍历所有的量化值并将其转化为模拟值，将输入信号与其逐一比较，最终得到要输出的数字信号。SAR-ADC转换器由：采样保持电路、DAC、比较器、逐次逼近寄存器、时序及其他控制电路组成，核心是DAC和比较器。自举电路也叫升压电路，是利用自举升压晶体管，自举升压电容等电子元件，使电容放电电压和电源电压叠加，从而使电压升高，有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。场效应管的工作方式有两种：当栅压为零时有较大漏极电流的称为耗尽型；当栅压为零，漏极电流也为零，必须再加一定的栅压之后才有漏极电流的称为增强型。可以利用场效应管上述特性，制作栅压自举开关。随着CMOS工艺技术的不断发展，逐次逼近型模数转换器(SARADC)在无线传感器和生物医疗电子等领域得到了广泛的应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构，其特征在于：所述电容阵列结构用于将所述逐次逼近型模数转换器的输入信号转换成数字信号，每周期转换N.5比特，其中N是正整数；所述电容阵列结构包括2×(N-0.5)对差分电容阵列和2×(N-0.5)对开关阵列，4×(N-0.5)个自带故意输入偏差的比较器，以及数字控制逻辑；所述输入信号的正端输入和负端输入接入所述2×(N-0.5)对差分电容阵列用来采样输入信号；所述2×(N-0.5)对差分电容阵列根据接入的参考电压产生2×(N-0.5)个参考电压；所述4×(N-0.5)个自带故意输入偏差的比较器用来将所述2×(N-0.5)个参考电压扩展成4×(N-...

【技术特征摘要】
1.一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构，其特征在于：所述电容阵列结构用于将所述逐次逼近型模数转换器的输入信号转换成数字信号，每周期转换N.5比特，其中N是正整数；所述电容阵列结构包括2×(N-0.5)对差分电容阵列和2×(N-0.5)对开关阵列，4×(N-0.5)个自带故意输入偏差的比较器，以及数字控制逻辑；所述输入信号的正端输入和负端输入接入所述2×(N-0.5)对差分电容阵列用来采样输入信号；所述2×(N-0.5)对差分电容阵列根据接入的参考电压产生2×(N-0.5)个参考电压；所述4×(N-0.5)个自带故意输入偏差的比较器用来将所述2×(N-0.5)个参考电压扩展成4×(N-0.5)个参考电压，同时将所述输入信号与所述4×(N-0.5)个参考电压进行比较；所述数字控制逻辑根据所述4×(N-0.5)个自带故意输入偏差的比较器的比较结果，根据所述逐次逼近型模数转换器设计精度通过所述2×(N-0.5)开关阵列控制所述2×(N-0.5)对差分电容阵列切换，对所述输入信号进行采样和比较之后，在一个转换周期内得到N.5比特数字信号。


2.根据权利要求1所述的一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构，其特征在于：所述自带故意输入偏差的比较器的主体结构是动态锁存结构，通过将所述输入信号的正端输入和负端输入的晶体管尺寸故意地不匹配来得到所需的偏差电压Vos，所述偏差电压Vos满足如下的关系式其中n代表所述逐次逼近型模数转换器的分辨率要求，1LSB是所述逐次逼近型模数转换器的最低有效位，VR表示参考电压。


3.根据权利要求1所述的一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构，其特征在于：所述开关阵列中使用的采样开关是栅压自举开关。


4.根据权利要求1所述的一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构，其特征在于：所述电容阵列结构还包括一个精确的无输入偏差的比较器和一个数字误差校正逻辑，用于消除所述电容阵列结构每周期存在的冗余位得到最终的数字码。


5.根据权利要求2所述的一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构，其特征在于：所述电容阵列结构每周期转换2.5比特；所述电容阵列结构包括3对差分电容阵列和3对开关阵列，6个自带故意输入偏差的比较器，以及数字控制逻辑；所述输入信号的正端输入和负端输入接入所述3对差分电容阵列用来采样输入信号；所述3对差分电容阵列根据接入的参考电压产生3个参考电压；所述6个自带故意输入偏差的比较器用来将所述3个参考电压扩展成6个参考电压，同时将所述输入信号与所述6个参考电压进行比较；所述数字控制逻辑根据所述6个自带故意输入偏差的比较器的比较结果，根据所述逐次逼近型模数转换器设计精度通过所述3对开关阵列控制所述3对差分电容阵列切换，对所述输入信号进行采样和比较之后，在一个转换周期内得到2.5比特数字信号。


6.根据权利要求5所述的一种适用于逐次逼近型模数转换器的电容阵列结构，其特征在于：每一对差分电容阵列包括一个正极电容阵列和一个负极电容阵列，所述正极电容阵列和负极电容阵列由若干单位电容并联而成；在所述逐次逼近型模数转换器采样阶段，通过所述采样开关将输入信号采样到所述正极电容阵列和负极电容阵列单位电容的下级板，同时所述正极电容阵列和负极电容阵列单位电容的上极板连接到共模电平VCM；所述输入信号采样完成之后，开始第一次电容切换，所述正极电容阵列和负极电容阵列单位电容的上极板从共模电平VCM断开；第一对差分电容阵列的正极电容阵列其中两个单位电容的下极板连接到VR，第一对差分电容阵列的正极电容阵列另外六个单位电容的下级板连接到GND；第一对差...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国兴，赵健，罗京，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31