模数转换器制造技术

本公开提供了一种模数转换器，包括：第一电容阵列和第二电容阵列，第一电容阵列和第二电容阵列分别为正极电容阵列和负极电容阵列，并且包括电容和与电容连接的开关，通过开关的切换将电容连接至不同的电压，第一电容阵列包括第一低位段电容和第一高位段电容，第二电容阵列包括第二低位段电容和第二高位段电容，环路滤波器，环路滤波器包括第一路径和第二路径，第一路径和第二路径分别连接第一电容阵列和第二电容阵列，并且路径用于一阶项整形滤波，而第二路径用于二阶项整形滤波。而第二路径用于二阶项整形滤波。而第二路径用于二阶项整形滤波。

【技术实现步骤摘要】
模数转换器


[0001]本公开涉及一种低功耗逐次逼近型模数转换器。

技术介绍

[0002]逐次逼近型模数转换器的精度通常受到电容失配以及电路热噪声的限制。近年来，提出了各种解决方法来增强逐次逼近型模数转换器的动态性能。例如申请人的专利申请CN112134565A中提供了一种低功耗逐次逼近型模数转换器，在该转换器中采用了冗余电容等，并且对一阶项噪声进行了滤波。在此基础上为了更好地降低功耗以及提供更好地性能，在此基础上继续提出了一种更高精度的低功耗模数转换器。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题之一，尤其是为了降低功耗及提高精度的问题，本公开提供了一种模数转换器。
[0004]根据本公开的一个方面，一种模数转换器，包括：
[0005]第一电容阵列和第二电容阵列，所述第一电容阵列和第二电容阵列分别为正极电容阵列和负极电容阵列，并且包括电容和与电容连接的开关，通过所述开关的切换将电容连接至不同的电压，所述第一电容阵列包括第一低位段电容和第一高位段电容，所述第二电容阵列包括第二低位段电容和第二高位段电容；
[0006]环路滤波器，所述环路滤波器包括第一路径和第二路径，所述第一路径和第二路径分别连接所述第一电容阵列和第二电容阵列，并且所述路径用于一阶项整形滤波，而所述第二路径用于二阶项整形滤波；
[0007]比较器，所述比较器包括第一组输入端和第二组输入端，所述第一组输入端用于连接所述第一电容阵列和所述第二电容阵列，所述第二组输入端用于连接所述环形滤波器的输出；
>[0008]逻辑控制器，所述逻辑控制器根据所述比较器的输出信号，来控制所述第一电容阵列和第二电容阵列的开关以进行逐次逼近式模数转换；以及
[0009]动态元件匹配电路，所述动态元件匹配电路用于根据所述逻辑控制器的输出来控制所述第一高位段电容的高三位电容的开关和第二高位段电容的高三位电容的开关。
[0010]根据本公开的至少一个实施方式，所述比较器由预放大电路及锁存电路构成。
[0011]根据本公开的至少一个实施方式，第一电容阵列的第一低位段电容包括三位电容，而第一高位段电容包括七位电容，第二电容阵列的第二低位段电容包括三位电容，而第二高位段电容包括七位电容，所述第一低位段电容和第二低位段电容根据逻辑控制器的输出信号进行控制，所述第一高位段电容和第二高位段电容中除了高三位电容之外的其余位电容根据逻辑控制器的输出信号进行控制。
[0012]根据本公开的至少一个实施方式，所述环路滤波器的第一路径包括开关、电容和第二运算放大器，通过开关的导通和断开，将所述模数转换器的第一电容阵列和第二电容
阵列的转换完的残差电压采集至电容上，并且所述第二运算放大器用于对所述残差电压进行有源积分并且将有源积分后的电压输出至所述比较器中。
[0013]根据本公开的至少一个实施方式，第一电容阵列的电压通过两个串联开关连接至第二运算放大器的第一输入端，第二电容阵列的电压通过两个串联开关连接至第二运算放大器的第二输入端，在所述第一输入端的两个串联开关的连接点与所述第二输入端的两个串联开关的连接点之间连接电容。
[0014]根据本公开的至少一个实施方式，所述环路滤波器的第二路径包括开关、第一电容、第一运算放大器、第二电容和第二运算放大器，通过开关的导通和断开，将所述模数转换器的第一电容阵列和第二电容阵列的转换完的残差电压采集至第一电容上，并且通过第一运算放大器处理将第一电容的电压转换至第二电容，并且所述第二运算放大器用于对所述残差电压进行有源积分并且将有源积分后的电压输出至所述比较器中。
[0015]根据本公开的至少一个实施方式，第一电容阵列的电压通过两个第一串联开关连接至第一运算放大器的第一输入端，第二电容阵列的电压通过两个第二串联开关连接至第一运算放大器的第二输入端，在两个第一串联开关的连接点与两个第二串联开关的连接点之间连接第一电容，并且所述第一运算放大器的第一输出端通过两个第三串联开关连接至所述第二运算放大器的第一输入端，所述第一运算放大器的第二输出端通过两个第四串联开关连接至所述第二运算放大器的第二输入端，在两个第三串联开关的连接点与两个第四串联开关的连接点之间连接第二电容。
[0016]根据本公开的至少一个实施方式，所述第一运算放大器、第二运算放大器共用一个衬底。
[0017]根据本公开的至少一个实施方式，在所述第一运算放大器和第二运算放大器中，第一NMOS晶体管的栅极作为第二输入端，第二NMOS晶体管的栅极作为第一输入端，第一NMOS晶体管的漏极连接第三NMOS晶体管的源极，第二NMOS晶体管的漏极连接第四NMOS晶体管的源极，第三NMOS晶体管的栅极与第四NMOS晶体管N4的栅极连接，第一NMOS晶体管的源极和第二NMOS晶体管的源极连接第五NMOS晶体管的漏极和第六NMOS晶体管的漏极，并且第五NMOS晶体管的源极和第六NMOS晶体管的源极接地，其中第五NMOS晶体管的栅极连接共模反馈电压，第六NMOS晶体管的栅极连接偏置电压，第三NMOS晶体管的漏极与第一PMOS晶体管的漏极连接，并且作为运算放大器的第一输出端，第四NMOS晶体管的漏极与第二PMOS晶体管的漏极连接，并且作为运算放大器的第二输出端，第一PMOS晶体管的栅极与第二PMOS晶体管的栅极连接，第一PMOS晶体管的源极连接第三PMOS晶体管的漏极，第二PMOS晶体管的源极连接第四PMOS晶体管的漏极。第三PMOS晶体管的栅极与第四PMOS晶体管的栅极连接。第三PMOS晶体管的源极与第四PMOS晶体管的源极连接至输入电压。
[0018]根据本公开的至少一个实施方式，所述预放大电路包括两组输入端，其中第一组输入端接收所述第一电容阵列和第二电容阵列的电压信号，第二组输入端可以接收所述环路滤波器的输出信号。
附图说明
[0019]附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本
说明书的一部分。
[0020]图1示出了根据本公开的实施方式的模数转换器的框图。
[0021]图2示出了根据本公开的实施方式的模数转换器的示意图。
[0022]图3示出了根据本公开的实施方式的环路滤波器的示意图。
[0023]图4示出了根据本公开的实施方式的运算放大器的示意图。
[0024]图5示出了根据本公开的实施方式的比较器的示意图。
[0025]图6示出了根据本公开的实施方式的比较器测试结果图。
[0026]图7示出了根据本公开的实施方式的时序控制示意图。
[0027]图8示出了根据本公开的实施方式的模数转换器的功耗示意图。
[0028]图9
‑
11示出了根据本公开的实施方式的模数转换器的性能示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模数转换器，其特征在于，包括：第一电容阵列和第二电容阵列，所述第一电容阵列和第二电容阵列分别为正极电容阵列和负极电容阵列，并且包括电容和与电容连接的开关，通过所述开关的切换将电容连接至不同的电压，所述第一电容阵列包括第一低位段电容和第一高位段电容，所述第二电容阵列包括第二低位段电容和第二高位段电容；环路滤波器，所述环路滤波器包括第一路径和第二路径，所述第一路径和第二路径分别连接所述第一电容阵列和第二电容阵列，并且所述路径用于一阶项整形滤波，而所述第二路径用于二阶项整形滤波；比较器，所述比较器包括第一组输入端和第二组输入端，所述第一组输入端用于连接所述第一电容阵列和所述第二电容阵列，所述第二组输入端用于连接所述环形滤波器的输出；逻辑控制器，所述逻辑控制器根据所述比较器的输出信号，来控制所述第一电容阵列和第二电容阵列的开关以进行逐次逼近式模数转换；以及动态元件匹配电路，所述动态元件匹配电路用于根据所述逻辑控制器的输出来控制所述第一高位段电容的高三位电容的开关和第二高位段电容的高三位电容的开关。2.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述比较器由预放大电路及锁存电路构成。3.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，第一电容阵列的第一低位段电容包括三位电容，而第一高位段电容包括七位电容，第二电容阵列的第二低位段电容包括三位电容，而第二高位段电容包括七位电容，所述第一低位段电容和第二低位段电容根据逻辑控制器的输出信号进行控制，所述第一高位段电容和第二高位段电容中除了高三位电容之外的其余位电容根据逻辑控制器的输出信号进行控制。4.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述环路滤波器的第一路径包括开关、电容和第二运算放大器，通过开关的导通和断开，将所述模数转换器的第一电容阵列和第二电容阵列的转换完的残差电压采集至电容上，并且所述第二运算放大器用于对所述残差电压进行有源积分并且将有源积分后的电压输出至所述比较器中。5.如权利要求4所述的模数转换器，其特征在于，第一电容阵列的电压通过两个串联开关连接至第二运算放大器的第一输入端，第二电容阵列的电压通过两个串联开关连接至第二运算放大器的第二输入端，在所述第一输入端的两个串联开关的连接点与所述第二输入端的两个串联开关的连接点之间连接电容。6.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述环路滤波器的第二路径包括开关、第一电容、第一运算放大器、第二电容和第二运算放大器，通过开关的导通和断开，将所述模数转...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：杭州迈巨微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：