逐次逼近SAR量化器、模数转换器和模数转换方法技术

本公开提供了一种逐次逼近SAR量化器、模数转换器和模数转换方法。该逐次逼近SAR量化器，包括：第一电容阵列，第一电容阵列的第一电源端和第二电源端之间施加有第一参考电压；以及第二电容阵列，与第一电容阵列电连接，第二电容阵列的第三电源端与第四电源端之间施加有第二参考电压；其中，第一电容阵列和第二电容阵列被配置为：第一电容阵列的等效电容和第一参考电压的第一乘积与第二电容阵列的等效电容和第二参考电压的第二乘积的比值，与SAR量化器的预设补偿系数相对应。量化器的预设补偿系数相对应。量化器的预设补偿系数相对应。

【技术实现步骤摘要】
逐次逼近SAR量化器、模数转换器和模数转换方法


[0001]本公开涉及集成电路
，更具体地，涉及一种逐次逼近SAR量化器、模数转换器和模数转换方法。

技术介绍

[0002]Sigma
‑
Delta调制器模数转换器(Sigma
‑
Delta Modulator Analog
‑
to
‑
Digital Converter，SDMADC)是一种适用性强以及元件之间的匹配要求低的ADC。在理想的SDMADC工作链路中，信号的采样、量化以及反馈等过程可以被认为是瞬时完成。但是实际设计中，工作链路上一定存在信号延时。例如信号打拍延时、信号转换延时以及信号建立延时等，这些延时可以被称之为额外环路延时(Excess Loop Delay，ELD)。在高速SDMADC内，ELD是导致非理想ADC的主要因素之一。

技术实现思路

[0003]本公开提供了一种逐次逼近SAR量化器、模数转换器和模数转换方法。
[0004]根据本公开的一个方面，本公开提出了一种逐次逼近SAR量化器，包括：第一电容阵列，第一电容阵列的第一电源端和第二电源端之间施加有第一参考电压；以及第二电容阵列，与第一电容阵列电连接，第二电容阵列的第三电源端与第四电源端之间施加有第二参考电压；其中，第一电容阵列和第二电容阵列被配置为：第一电容阵列的等效电容和第一参考电压的第一乘积与第二电容阵列的等效电容和第二参考电压的第二乘积的比值，与SAR量化器的预设补偿系数相对应。
>[0005]例如，第一电容阵列包括4M个电容器，4M个电容器中的2M个电容器电连接，分别形成第一电容阵列的正电极部和负电极部，M为正整数；其中，第一电容阵列的正电极部包括第一端、第二端和第三端，负电极部包括第四端、第五端和第六端，第一端电连接至第一节点，第二端和第三端分别与第一电源端电连接，第四端电连接至第二节点，第五端和第六端分别与第二电源端电连接。
[0006]例如，第二电容阵列包括2M个电容器，2M个电容器的M个电容器电连接，分别形成第二电容阵列的正电极部和负电极部；其中，第二电容阵列的正电极部包括第七端和第八端，负电极部包括第九端和第十端，第七端电连接至第一节点，第八端与第三电源端电连接，第九端电连接至第二节点，第十端与第四电源端电连接。
[0007]例如，第一电容阵列包括第一电容子阵列、第二电容子阵列、第三电容子阵列和第四电容子阵列，每个电容子阵列包括M个并联的电容；第一电容子阵列与第二电容子阵列串联，第三电容子阵列与第四电容子阵列串联，第一电容子阵列的N个电容器的第一端电连接至第一电源端，第二端电连接至第一节点；第二电容子阵列的M个电容器的第一端电连接至第一电源端，第二端电连接至第一节点；第三电容子阵列的N个电容器的第一端电连接至第二电源端，第二端电连接至第二节点；以及第四电容子阵列的N个电容器的第一端电连接至第二电源端，第二端电连接至第二节点。
[0008]例如，第二电容阵列包括第五电容子阵列和第六电容子阵列，每个电容子阵列包括M个并联的电容，第五电容子阵列的M个电容器的第一端与第三电源端电连接，第二端电连接至第一节点；以及第六电容子阵列的M个电容器的第一端与第四电源端电连接，第二端电连接至第二节点。
[0009]例如，第一电容阵列的正电极部的第一端与负电极部中电容第四端之间的电压差与第一乘积及第一电容阵列的等效电容与第二电容阵列的等效电容之和相关。
[0010]例如，第二电容阵列的正电极部的第七端与负电极部的第九端之间的电压差与第二乘积及第一电容阵列的等效电容与第二电容阵列的等效电容之和相关。
[0011]例如，该SAR量化器，还包括：多个开关单元，分别设置于第一电源端、第二电源端、第三电源端和第四电源端处，用于控制第一电源端和第二电源端对第一电容阵列施加的电压信号，以及控制第三电源端和第四电源端对第二电容阵列施加的电压信号；比较器，包括两个输入端，两个输入端分别电连接至第一节点和第二节点，用于接收来自正电极部的正电压信号和来自负电极部的负电压信号，并对正电压信号和负电压信号进行比较，得到比较结果；以及控制电路，与比较器电连接，用于接收比较结果，并根据比较结果控制多个开关单元，以通过控制多个开关单元的开关状态控制第一电源端和第二电源端对第一电容阵列施加的电压信号，以及控制第三电源端和第四电源端对第二电容阵列施加的电压信号。
[0012]根据本公开实施例的另一方面，提供了一种模数转换器，包括：环形回路滤波器，被配置为接收第一模拟信号，对第一模拟信号进行噪声整形，以滤除第一模拟信号中具有预设频率的信号和噪声信号，得到滤波信号；本公开实施例提供的SAR量化器，与环形回路滤波器电连接，接收滤波信号，对滤波信号进行采样和量化，得到数字信号；以及反馈DAC，分别与环形回路滤波器和SAR量化器电连接，用于接收SAR量化器输出的数字信号，将数字信号转换成第二模拟信号，并将第二模拟信号发送至环形回路滤波器，以对通过第二模拟信号对环形回路滤波器的噪声整形过程进行补偿。
[0013]根据本公开实施例的另一方面，提供了一种模数转换方法，应用于本公开实施例提供的模数转换器，包括：利用环形回路滤波器接收第一模拟信号和第二模拟信号，第一模拟信号为待转换的输入信号，第二模拟信号为反馈DAC发送的反馈信号；利用环形回路滤波器对第一模拟信号和第二模拟信号的差值进行噪声整形，以滤除具有预设频率的信号和噪声信号，得到滤波信号；利用SAR量化器，对滤波信号进行采样和量化，得到数字信号；其中，反馈DAC接收数字信号，将数字信号转换成第二模拟信号，并将第二模拟信号以反馈信号的形式发送至环形回路滤波器，以对通过第二模拟信号对环形回路滤波器的噪声整形过程进行补偿。
[0014]例如，利用SAR量化器，对滤波信号进行采样和量化，得到数字信号，包括：利用第一电容阵列和第二电容阵列对滤波信号进行采样和量化，得到数字信号；其中，第一电容阵列的第一电源端和第二电源端之间施加有第一参考电压，第二电容阵列的第三电源端与第四电源端之间施加有第二参考电压，第一电容阵列的等效电容与第一参考电压之间的第一乘积与第二电容阵列的等效电容与第二参考电压之间的第二乘积的比值，与SAR量化器的预设补偿系数相对应。
[0015]根据本公开实施例，通过对SDMADC的量化器内的电容阵列进行调整，对电容阵列的等效电容比例和参考电压比例进行优化，以实现ELD补偿效果，而无需额外设置ELD补偿
模块，从而实现对SDMADC面积和功耗的优化。
附图说明
[0016]通过下面结合附图说明本公开实施例，将使本公开实施例的上述及其它目的、特征和优点更加清楚。应注意，贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。图中：
[0017]图1A示出了一种示例的理想SDMADC的结构示意图；
[0018]图1B示出了一种示例的具有ELD延时SDMADC的结构示意图；
[0019]图2示出了根据本公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逐次逼近SAR量化器，包括：第一电容阵列，所述第一电容阵列的第一电源端(V1)和第二电源端(V2)之间施加有第一参考电压；以及第二电容阵列，与所述第一电容阵列电连接，所述第二电容阵列的第三电源端(V3)与第四电源端(V4)之间施加有第二参考电压；其中，所述第一电容阵列和第二电容阵列被配置为：所述第一电容阵列的等效电容和所述第一参考电压的第一乘积与所述第二电容阵列的等效电容和所述第二参考电压的第二乘积的比值，与所述SAR量化器的预设补偿系数相对应。2.根据权利要求1所述的SAR量化器，其中，所述第一电容阵列包括4M个电容器，所述4M个电容中的2M个电容器电连接，分别形成所述第一电容阵列的正电极部和负电极部，M为正整数；其中，所述第一电容阵列的正电极部包括第一端、第二端和第三端，所述负电极部包括第四端、第五端和第六端，所述第一端电连接至第一节点(E1)，所述第二端和所述第三端分别与所述第一电源端(V1)电连接，所述第四端电连接至第二节点(E2)，所述第五端和所述第六端分别与所述第二电源端(V2)电连接。3.根据权利要求1所述的SAR量化器，其中，所述第二电容阵列包括2M个电容器，所述2M个电容的M个电容器电连接，分别形成所述第二电容阵列的正电极部和负电极部；其中，所述第二电容阵列的正电极部包括第七端和第八端，负电极部包括第九端和第十端，所述第七端电连接至第一节点(E1)，所述第八端与所述第三电源端电连接，所述第九端电连接至第二节点(E2)，所述第十端与所述第四电源端电连接。4.根据权利要求2所述的SAR量化器，其中，所述第一电容阵列包括第一电容子阵列、第二电容子阵列、第三电容子阵列和第四电容子阵列，每个电容子阵列包括M个并联的电容器；所述第一电容子阵列与所述第二电容子阵列串联，所述第三电容子阵列与所述第四电容子阵列串联，所述第一电容子阵列的M个电容器的第一端电连接至第一电源端(V1)，第二端电连接至第一节点(E1)；所述第二电容子阵列的M个电容器的第一端电连接至第一电源端(V1)，第二端电连接至第一节点(E1)；所述第三电容子阵列的M个电容器的第一端电连接至第二电源端(V2)，第二端电连接至第二节点(E2)；以及所述第四电容子阵列的M个电容器的第一端电连接至第二电源端(V2)，第二端电连接至第二节点(E2)。5.根据权利要求3所述的SAR量化器，其中，所述第二电容阵列包括第五电容子阵列和第六电容子阵列，每个所述电容子阵列包括M个并联的电容器，所述第五电容子阵列的M个电容器的第一端与第三电源端(V3)电连接，第二端电连接至第一节点(E1)；以及所述第六电容子阵列的M个电容器的第一端与第四电源端(V4)电连接，第二端电连接
至第二节点(E2)。6.根据权利要求2所述的SAR量化器，其中，所述第一电容阵列的正电极部的第一端与负电极部中电容第四端之间的电压差与所述第一乘积及所述第一电容阵列的等效电容与所述第二电容阵列的等效电容之和相关。7.根据权利要求3所述的SAR量化器，其中，所述第二电容阵列的正电极部的第七端与负电极部...

【专利技术属性】
技术研发人员：付玉信，宋伟，张峻铭，
申请(专利权)人：广州全盛威信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：