流水线型逐次逼近模数转换器及转换方法技术

本发明专利技术提供一种流水线型逐次逼近模数转换器及转换方法，包括：第一级逐次逼近模数转换模块，第二级逐次逼近模数转换模块及数字码误差修正逻辑模块；其中，第一级逐次逼近模数转换模块包括第一电容阵列单元、放大单元、锁存比较单元、第一寄存逻辑控制单元及控制开关，放大单元复用为残差放大器及第一级逐次逼近模数转换器中比较器的预放大器。本发明专利技术通过复用残差放大器预放大器，完全消除了在两者之间存在的输入失调电压失配，稳定了残差放大器的输入摆幅，提高了残差放大器的线性度，节省了芯片面积；且通过复用第二级逐次逼近型模数转换模块来获得增益误差，降低了残差放大器的增益误差，提高了整个流水线型逐次逼近模数转换器的转换精确度。

【技术实现步骤摘要】
流水线型逐次逼近模数转换器及转换方法
本专利技术涉及电路设计领域，特别是涉及一种流水线型逐次逼近模数转换器及转换方法。
技术介绍
流水线型逐次逼近模数转换器因其同时具备逐次逼近型模数转换器的低功耗和流水线型模数转换器高吞吐率、低噪声的特征，被广泛应用于中等精度、中等速度的模数转换器应用场景中。常见的两级流水线型逐次逼近模数转换器1如图1所示，在第一级逐次逼近型模数转换器11后通常使用一个开环运放作为残差放大器12，将第一级逐次逼近型模数转换器11的剩余误差电压进行放大后送至第二级逐次逼近型模数转换器13；第一级逐次逼近型模数转换器11及第二级逐次逼近型模数转换器13均包括电容阵列15、比较器16和寄存及逻辑控制单元17；第一级逐次逼近型模数转换器11及第二级逐次逼近型模数转换器13的输出信号经数字码误差修正逻辑单元14处理后输出最后的码字。而该结构存在两个问题，一是开环运放易受外界环境影响，导致其增益不准确且不稳定；二是第一级逐次逼近型模数转换器11内部比较器输入失调电压与残差放大器的输入失调电压之间存在失配，使其增大了残差放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流水线型逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述流水线型逐次逼近模数转换器至少包括：/n第一级逐次逼近模数转换模块，对输入电压进行模数转换以得到高位码字；/n第二级逐次逼近模数转换模块，连接于所述第一级逐次逼近模数转换模块的输出端，对所述第一级逐次逼近模数转换模块的残余电压进行模数转换以得到低位码字；/n数字码误差修正逻辑模块，连接于所述第一级逐次逼近模数转换模块及所述第二级逐次逼近模数转换模块的输出端，将所述高位码字与所述低位码字相加后去除冗余位得到输出码字；/n其中，所述第一级逐次逼近模数转换模块包括第一电容阵列单元、放大单元、锁存比较单元、第一寄存逻辑控制单元及控制开关；/n所述第一...

【技术特征摘要】
1.一种流水线型逐次逼近模数转换器，其特征在于，所述流水线型逐次逼近模数转换器至少包括：
第一级逐次逼近模数转换模块，对输入电压进行模数转换以得到高位码字；
第二级逐次逼近模数转换模块，连接于所述第一级逐次逼近模数转换模块的输出端，对所述第一级逐次逼近模数转换模块的残余电压进行模数转换以得到低位码字；
数字码误差修正逻辑模块，连接于所述第一级逐次逼近模数转换模块及所述第二级逐次逼近模数转换模块的输出端，将所述高位码字与所述低位码字相加后去除冗余位得到输出码字；
其中，所述第一级逐次逼近模数转换模块包括第一电容阵列单元、放大单元、锁存比较单元、第一寄存逻辑控制单元及控制开关；
所述第一电容阵列单元连接所述输入电压，对所述输入电压进行采样，并基于采样得到的电压大小、第一参考电压及参考地连接方式进行电荷重新分配；
所述放大单元连接所述第一电容阵列单元的输出端，在所述第一级逐次逼近模数转换模块的转换相，所述放大单元作为预放大器对所述第一电容阵列单元输出的信号进行放大；在所述第一级逐次逼近模数转换模块的放大相，所述放大单元作为所述第一级逐次逼近模数转换模块与所述第二级逐次逼近模数转换模块之间的残差放大器，对所述第一级逐次逼近模数转换模块转换后的残差电压进行放大；
所述锁存比较单元连接于所述放大单元的输出端，将所述放大单元的输出信号与基准信号比较，并输出第一比较结果；
所述第一寄存逻辑控制单元连接所述锁存比较单元的输出端及所述第一电容阵列的控制端，基于所述第一比较结果控制所述第一电容阵列中各电容连接所述输入电压、所述第一参考电压或参考地，并输出所述高位码字；
所述控制开关的一端连接所述放大单元的输出端，另一端作为所述第一级逐次逼近模数转换模块的输出端，所述第一级逐次逼近模数转换模块工作时所述控制开关断开，工作结束后所述控制开关闭合。


2.根据权利要求1所述的流水线型逐次逼近模数转换器，其特征在于：所述放大单元包括差分翻转电压跟随电路及共源级放大电路，所述共源级放大电路连接于所述差分翻转电压跟随电路的输出端。


3.根据权利要求2所述的流水线型逐次逼近模数转换器，其特征在于：所述差分翻转电压跟随电路包括第一、第二、第三、第四、第五、第六晶体管，第一、第二电阻及第一、第二电容；所述第一晶体管及所述第二晶体管的栅极分别接收所述第一电容阵列单元输出的差分信号；所述第一晶体管的源极经由所述第三晶体管接地，漏极经由所述第五晶体管连接电源电压，所述第一晶体管的漏极作为第一输出端并连接所述第三晶体管的栅极；所述第二晶体管的源极经由所述第四晶体管接地，漏极经由所述第六晶体管连接电源电压，所述第二晶体管的漏极作为第二输出端并连接所述第四晶体管的栅极；所述第五晶体管及所述第六晶体管的栅极连接共模反馈电压；所述第一电阻及所述第二电阻串联后连接于所述第一晶体管与所述第二晶体管的源极之间，所述第一电容及所述第二电容串联后连接于所述第一晶体管与所述第二晶体管的源极之间，所述第一电阻与所述第二电阻的连接节点连接所述第一电容与所述第二电容的连接节点。


4.根据权利要求3所述的流水线型逐次逼近模数转换器，其特征在于：所述放大单元还包括共模反馈电路，所述共模反馈电路连接于所述共源级放大电路的输出端，以获得固定的输出共模电压并稳定所述放大单元的各节点电压。


5.根据权利要求1~4任意一项所述的流水线型逐次逼近模数转换器，其特征在于：所述第二级逐次逼近模数转换模块包括第二电容阵列单元、比较单元及第二寄存逻辑控制单元；
所述第二电容阵列单元连接所述第一级逐次逼近模数转换模块的输出端，对所述第一级逐次逼近模数转换模块输出的残余电压经残差放大器放大后的信号进行采样，并基于采样得到的电压大小、第二参考电压及参考地连接方式进行电荷重新分配；
所述比较单元连接所述第二电容阵列单元的输出端，对所述第二电容阵列单元输出的信号进行比较，并输出第二比较结果；
所述第二寄存逻辑控制单元连接于所述比较单元的输出端及所述第二电容阵列单元的控制端，基于所述第二比较结果控制所述第二电容阵列中各电容连接所述第二参考电压或参考地，并输出所述低位码字。


6.根据权利要求5所述的流水线型逐次逼近模数转换器，其特征在于：所述流水线型逐次逼近模数转换器还包括级间耦合电容及校准电容DAC模块；
所述级间耦合电容连接于所述第一电容阵列单元的输出端与所述放大单元的输入端之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泽人，陈华，王志宇，郁发新，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33