一种2b/cycle逐次逼近模数转换器及其量化方法技术

一种2b/cycle逐次逼近模数转换器及其量化方法，包括DAC模块、选择模块、比较器模块、重新编码模块和逐次逼近逻辑模块，DAC模块用于对输入信号进行采样，其输出信号通过选择模块传输至比较器模块，复用DAC模块，通过三次预切的方式来产生三次参考电压；选择模块用于将每次预切产生的DAC模块的输出信号分别输出到三个比较器中获得对应的比较结果，重新编码模块对三个比较器获得的三个比较结果进行编码获得对应的二进制码，逐次逼近逻辑模块用于对重新编码模块在每次量化获得的二进制码进行处理产生对应的输出码字并控制DAC模块中量化电容的切换。本发明专利技术通过复用DAC模块产生三个参考电压，减少了传统2b/cycle SAR ADC中的辅助DAC，大大减小了模数转化器芯片的面积以及功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种2b/cycle逐次逼近模数转换器及其量化方法
本专利技术属于模拟集成电路
，涉及一种2b/cycle的逐次逼近模拟数字转换器及其量化方法。
技术介绍
为了提高传统SARADC(逐次逼近模数转换器)的速度，有文献提出了2b/cycle的模拟数字转换器(ADC)，这种转换器能够在一个量化周期内量化出来2个数字码字，因此对于一个N位的ADC，2b/cycleSARADC只需要在N/2个周期内便能够将N个数字码字量化出来，比普通SARADC的速度快一倍。传统的2b/cycleSARADC需要两个DAC，一个和普通的SARADC中的DAC一样用来采样和量化输入信号的主DAC，一个用来配合主DAC进行插值产生量化比较所需要的三个参考电压的辅助DAC，3个参考电压用以与主DAC产生的残差信号进行比较，从而实现在一个量化周期内能够产生3个比较结果，即温度计码，再将温度计码转换为二进制码，以实现2b/cycle的功能。由于电容会消耗很大的芯片面积，所以多出来的DAC和电阻内插或电容内插结构会使芯片面积大大增加，另外辅助DAC和主DAC之间存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2b/cycle逐次逼近模数转换器，包括DAC模块、选择模块、比较器模块、重新编码模块和逐次逼近逻辑模块，其特征在于，/n所述DAC模块包括DAC电容阵列，所述DAC电容阵列包括N+1个量化电容，按照权重从高到低依次编号为C

【技术特征摘要】
1.一种2b/cycle逐次逼近模数转换器，包括DAC模块、选择模块、比较器模块、重新编码模块和逐次逼近逻辑模块，其特征在于，
所述DAC模块包括DAC电容阵列，所述DAC电容阵列包括N+1个量化电容，按照权重从高到低依次编号为C1、C2、C3、……、CN+1，其中N为所述模数转换器的位数；所述N+1个量化电容的上级板均连接共模电压，下极板分别通过开关后连接输入信号、参考高电压或参考低电压；
所述比较器模块包括三个比较器，每次量化时切换两个量化电容Ci和Ci+1获得对应的第i位输出码字和第i+1位输出码字，其中i为正整数且i∈[1,N-1]，i从1开始取；每次量化时控制量化电容Ci和Ci+1下极板连接情况分别为连接参考高电压和参考低电压、连接参考高电压和参考高电压、连接参考低电压和参考高电压，所述选择模块分别将三种连接情况下所述DAC模块的输出信号输入到所述三个比较器的输入端进行比较；
所述重新编码模块用于对所述三个比较器的比较结果进行编码获得对应的二进制码；
所述逐次逼近逻辑模块用于对所述重新编码模块在每次量化获得的二进制码进行处理产生对应的第i位输出码字和第i+1位输出码字并控制所述DAC模块中量化电容的切换。


2.根据权利要求1所述的2b/cycle逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述DAC模块包括两组DAC电容阵列，所述两组DAC电容阵列的输出信号在所述选择模块的控制下分别连接到三个比较器的输入端，每个比较器分别将对应连接情况下所述两组DAC电容阵列的输出信号进行比较获得比较结果。


3.根据权利要求2所述的2b/cycle逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述两组DAC电容阵列中，第一组DAC电容阵列的N+1个量化电容下极板分别通过开关后连接正向输入信号、参考高电压或参考低电压，第二组DAC电容阵列的N+1个量化电容下极板分别通过开关后连接负向输入信号、参考高电压或参考低电压，每次量化时第一组DAC电容阵列的量化电容Ci和Ci+1下极板连接情况分别为连接参考高电压和参考低电压、连接参考高电压和参考高电压、连接参考低电压和参考高电压，第二组DAC电容阵列的量化电容Ci和Ci+1下极板连接情况分别为连接参考低电压和参考高电压、连接参考低电压和参考低电压、连接参考高电压和参考低电压。


4.根据权利要求1所述的2b/cycle逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述DAC模块包括一组DAC电容阵列，所述一组DAC电容阵列的输出信号在所述选择模块的控制下分别连接到三个比较器的输入端，每个比较器分别将对应连接情况下所述一组DAC电容阵列的输出信号与共模电压进行比较获得比较结果。


5.一种2b/cycle逐次逼近模数转换器的量化方法，其特征在于，所述2b/cycle逐次逼近模数转换器包括一个DAC模块，所述DAC模块包括DAC电容阵列，所述DAC电容阵列包括N+1个量化电容，按照权重从高到低依次编号为C1、C2、C3、……、CN+1，其中N为所述模数转换器的位数；所述N+1个量化电容的上级板均连接共模电压，下极板分别通过开关后连接输入信号、参考高电压或参考低电压；
所述2b/cycle逐次逼近模数转换器的量化方法包括如下步骤：
步骤一、将所述2b/cycle逐次逼近模数转换器上电复位，所述DAC模块采样保持，所述DAC电容阵列中N+1个量化电容的下极板均连接输入信号，上极板均连接共模电压；
步骤二、将所述DAC电容阵列中N+1个量化电容的上极板都断开与共模电压的连接，下极板都断开与输入信号的连接；开始进行量化，每次量化时切换两个量化电容Ci和Ci+1获得对应的第i位输出码字和第i+1位输出码字，i为正整数且i∈[1,N]，i从1开始取直到i取N；
第次量化时，由第次量化之前确定的第1位输出码字至第i-1位输出码字控制量化电容C1至Ci-1的切换，将量化电容Ci+2至CN+1的下极板均连接参考低电压，控制量化电容Ci和Ci+1的下极板连接参考高电压和参考低电压，待所述DAC电容阵列的电容电压完全建立后输出给第一比较器，第一比较器对所述DAC电容阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：李靖，高威，宁宁，于奇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51