用于低非线性度模－数转换器的器件与方法技术

一种用于将模拟信号转换为数字信号的装置与方法，该装置包括复数个电容器，所述复数个电容器至少包括一个与第一电容相关联的第一电容器、一个与第二电容相关联的第二电容器和一个与第三电容相关联的第三电容器。所述第一电容与所述第二电容基本相等，并且所述第二电容与所述第三电容基本相等。此外，该装置包括复数个电阻器。所述复数个电阻器至少包括一个第一电阻器和一个第二电阻器。而且，该装置包括一个运算放大器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及集成电路，更具体而言，本专利技术涉及用于低非线性度模—数转换器的器件和方法。
技术介绍
本专利技术一般地涉及集成电路，更具体而言，本专利技术涉及用于低非线性度模—数转换器的器件和方法。仅仅作为示例，本专利技术已应用于逐次逼近寄存器(successive approximation register，SAR)模—数转换器(ADC)，但是应当认识到，本专利技术具有更宽泛的应用范围。逐次逼近寄存器(SAR)模—数转换器广泛应用于模—数转换。模—数转换使用二元查找法(binary search)将模拟信号数字化为数字信号。模拟信号产生模拟电压，该模拟电压与由SAR ADC产生的有效参考电压相比较。SAR ADC使用电阻器串或/和电容器阵列来产生有效参考电压。基于在模拟电压和有效参考电压之间所作的比较，有效参考电压被调整，并且再次与模拟电压作比较。通过反复比较，二元查找法缩小了数位的范围，直到到达位长度。图1是SAR ADC的简化示图。SAR ADC 100使用电容器阵列和电阻器串两者来产生有效参考电压。电容器阵列用于3个最高有效位(MSB)，而电阻器串用于3个最低有效位(LSB)。电阻器串可以只连接到电容器116，并且电容器116之上的电压可以是参考电压(Vref)130的1/8的倍数。输入模拟电压(Vin)140在运算放大器(op-amp)120无效(close)的条件下在电容器110、112、114和116的底部被采样。然后运算放大器120有效(open)，并且电压132、134和136之一被施加到电容器110、112、114和116的每个之上。电压136处在地电平。连接到Vs的有效电容由SAR控制的过程来确定，并且包括电容器116的有效电容。当开关(150+2m)闭合时，电容器116的有效电容等于电容器116的电容与m/8的乘积。有效参考电压等于Vref与有效电容对总电容的比率的乘积。总电容是电容器110、112、114和116的电容之和。如图1所示，电容器114和116被设计成具有相同的电容。电容器110应当具有四倍于电容器114或116的电容，并且电容器112应当具有二倍于电容器114或116的电容。此外，电阻器170、172、174、176、180、182和184应当具有相同的电阻。在实际制造的SAR ADC中，这些设计规范可能不会完全实现。例如，对于电容器114和116来说，实际制造好的SAR ADC可能具有略有不同的电容。这些个体电阻器或电容器的不匹配可能对SAR ADC的线性度和模—数转换的质量产生不良影响。从上文可以看出，需要一种改进的模—数转换技术。
技术实现思路
本专利技术一般地涉及集成电路，更具体而言，本专利技术涉及用于低非线性度模—数转换器的器件和方法。仅仅作为示例，本专利技术已应用于逐次逼近寄存器(SAR)模—数转换器(ADC)，但是应当认识到，本专利技术具有更宽泛的应用范围。在一个具体实施例中，本专利技术提供了一种装置用于将模拟信号转换为数字信号。该装置包括复数个电容器。所述复数个电容器至少包括一个与第一电容相关联的第一电容器、一个与第二电容相关联的第二电容器和一个与第三电容相关联的第三电容器。第一电容与第二电容基本相等，并且第二电容与第三电容基本相等。此外，该装置包括复数个电阻器。所述复数个电阻器至少包括一个与第一电阻相关联的第一电阻器和一个与第二电阻相关联的第二电阻器。第一电阻与第二电阻基本相等。而且，该装置包括一个运算放大器。该运算放大器至少包括一个第一输入终端、一个第二输入终端和一个输出终端。第一电容器包括一个第一电容器终端和一个第二电容器终端，第二电容器包括一个第三电容器终端和一个第四电容器终端，并且第三电容器包括一个第五电容器终端和一个第六电容器终端。第一电容器终端、第三电容器终端和第五电容器终端耦合到第一输入终端。第二输入终端耦合到一个第一电压。第二电容器终端、第四电容器终端和第六电容器终端的每个都能够耦合到第一电压、模拟电压、第二电压和第三电压中的任何一个。模拟电压与模拟信号相关联。第一电阻器包括一个第一电阻器终端和一个第二电阻器终端，并且第二电阻器包括一个第三电阻器终端和一个第四电阻器终端。第一电阻器终端耦合到第二电压，第四电阻器终端耦合到第一电压，并且第一电阻器和第二电阻器串联。第三电压能够耦合到至少第一电阻器终端、第二电阻器终端和第三电阻器终端中的任何一个。该装置被配置成能进行模拟信号到数字信号的转换，并且与涉及逐次逼近寄存器的步骤相关联。该步骤包括处理与模拟电压和一个第四电压相关联的信息；响应于与模拟电压和第四电压相关联的信息而调整第四电压，并且至少基于与第四电压相关联的信息来确定数字信号。第四电压至少与第二电容器终端的一个第一电压电平、第四电容器终端的一个第二电压电平和第六电容器终端的一个第三电压电平相关联。第一电压电平、第二电压电平和第三电压电平的每个都是从由第一电压、第二电压和第三电压构成的组中选择的。根据本专利技术的另一实施例，一种将模拟信号转换为数字信号的装置包括复数个电容器。所述复数个电容器至少包括一个与第一电容相关联的第一电容器和一个与第二电容相关联的第二电容器。第一电容与第二电容基本相等。此外，该装置包括复数个电阻器。所述复数个电阻器至少包括一个与第一电阻相关联的第一电阻器和一个与第二电阻相关联的第二电阻器。第一电阻与第二电阻基本相等。而且，该装置包括一个运算放大器。该运算放大器至少包括一个第一输入终端、一个第二输入终端和一个输出终端。第一电容器包括一个第一电容器终端和一个第二电容器终端，第二电容器包括一个第三电容器终端和一个第四电容器终端，并且第一电容器终端和第三电容器终端耦合到第一输入终端。第二输入终端耦合到一个第一电压。第二电容器终端和第四电容器终端的每个都能够耦合到第一电压、模拟电压、第二电压和第三电压中的任何一个。模拟电压与模拟信号相关联。第一电阻器包括一个第一电阻器终端和一个第二电阻器终端。第二电阻器包括一个第三电阻器终端和一个第四电阻器终端。第一电阻器终端耦合到第二电压，第四电阻器终端耦合到第一电压，并且第一电阻器和第二电阻器串联。第三电压能够耦合到至少第一电阻器终端、第二电阻器终端和第三电阻器终端中的任何一个。该装置被配置成能进行模拟信号到数字信号的转换，并且与涉及逐次逼近寄存器的步骤相关联。该步骤包括将第二电容器终端和第四电容器终端耦合到模拟电压，处理与模拟电压和第四电压相关联的信息，响应于与模拟电压和第四电压相关联的信息而调整第四电压，并且至少基于与第四电压相关联的信息来确定数字信号。第四电压至少与第二电容器终端的一个第一电压电平和第四电容器终端的一个第二电压电平相关联。第一电压电平和第二电压电平的每个都是从由第一电压、第二电压和第三电压构成的组中选择的。仍然根据本专利技术的另一实施例，一种用于将模拟信号转换为数字信号的方法包括提供一种装置用于将模拟信号转换为数字信号。该装置包括与复数个电容相关联的复数个电容器。所述复数个电容的每个都基本相等。此外，该装置包括复数个串联的电阻器，并且与复数个电阻相关联。所述复数个电阻的每个电阻都基本相等。所述复数个电容器与第一电容器终端组和第二电容器终端组相关联。所述第一电容器终端组相互耦合在一起，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将模拟信号转换为数字信号的装置，所述装置包括：复数个电容器，至少包括一个与第一电容相关联的第一电容器、一个与第二电容相关联的第二电容器和一个与第三电容相关联的第三电容器，所述第一电容与所述第二电容基本相等，所述第二电容与所述第三电容基本相等；复数个电阻器，至少包括一个与第一电阻相关联的第一电阻器和一个与第二电阻相关联的第二电阻器，所述第一电阻与所述第二电阻基本相等；一个运算放大器，至少包括一个第一输入终端、一个第二输入终端和一个输出终端；其中所述第一电容器包括一个第一电容器终端和一个第二电容器终端，所述第二电容器包括一个第三电容器终端和一个第四电容器终端，所述第三电容器包括一个第五电容器终端和一个第六电容器终端，并且所述第一电容器终端、所述第三电容器终端和所述第五电容器终端耦合到所述第一输入终端；其中所述第二输入终端耦合到一个第一电压；其中所述第二电容器终端、所述第四电容器终端和所述第六电容器终端的每个都能够耦合到所述第一电压、一个模拟电压、一个第二电压和一个第三电压中的任何一个，所述模拟电压与所述模拟信号相关联；其中所述第一电阻器包括一个第一电阻器终端和一个第二电阻器终端，所述第二电阻器包括一个第三电阻器终端和一个第四电阻器终端，所述第一电阻器终端耦合到所述第二电压，所述第四电阻器终端耦合到所述第一电压，所述第一电阻器和所述第二电阻器串联；其中所述第三电压能够耦合到至少所述第一电阻器终端、所述第二电阻器终端和所述第三电阻器终端中的任何一个；其中所述装置被配置成能将所述模拟信号转换到所述数字信号，并且与涉及逐次逼近寄存器的步骤相关联；其中所述步骤包括：处理与所述模拟电压和一个第四电压相关联的信息；响应于与所述模拟电压和所述第四电压相关联的信息而调整所述第四电压，并且至少基于与所述第四电压相关联的信息来确定所述数字信号；其中所述第四电压至少与所述第二电容器终端的一个第一电压电平、所述第四电容器终端的一个第二电压电平和所述第六电容器终端的一个第三电压电平相关联，所述第一电压电平、所述第二电压电平和所述第三电压电平的每个都是从由所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压构成的组中选择的。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文哲，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]