数模转换器制造技术

本申请实施例提供一种数模转换器

【技术实现步骤摘要】
数模转换器、模数转换器、芯片及电子设备


[0001]本申请涉及集成电路
，具体涉及一种数模转换器
、
模数转换器
、
芯片及电子设备
。

技术介绍

[0002]目前，逐次逼近型模数转换器
(Successive Approximation ADC
，缩写
SAR ADC)
主要包括数模转换器
、
共模电压产生模块
、
比较器以及逻辑模块，其中数模转换器通常采用电容式数模转换器，电容式数模转换器产生模拟输出电压，模拟输出电压与共模电压产生模块输出的共模电压经比较器比较后，逻辑模块根据比较器的输出结果决定下一个比较周期的输出码值，以控制电容式数模转换器中多个电容一端极板的电压并再次输出另一电压值的模拟输出电压，循环上述过程直至模拟输出电压等于共模电压，并最终从逻辑模块获取转换的数字信号
。
[0003]在数模转换器输出模拟输出电压之前，模数转换器需要对输入电压信号进行采样，具体需要将输入电压信号接至多个电容的下极板，而将共模电压接至多个电容的上极板，待电容两端极板电荷量稳定后完成采样建立过程
。
在完成采样后，需要将多个电容的上极板与共模电压断开，然后再进行上述比较器比较以及逻辑控制循环过程
。
[0004]然而，由于数模转换器需要依靠外部的共模电压产生模块完成采样建立过程，而共模电压产生模块对于共模电压的建立速度
、
输出精度
、
抗干扰均有要求，这将导致逐次逼近型模数转换器电路结构复杂化
。

技术实现思路

[0005]鉴于以上问题，本申请实施例提供一种数模转换器
、
模数转换器
、
芯片及电子设备，以解决上述技术问题
。
[0006]第一方面，本申请提供数模转换器，包括：
[0007]第一开关电容单元，第一开关电容单元包括第一电容网络；
[0008]第二开关电容单元，第二开关电容单元包括第二电容网络；
[0009]其中，第二开关电容单元用于使第二电容网络的第一侧极板电荷重分配并输出共模电压；
[0010]第一开关电容单元用于在采样阶段使第一电容网络的第二侧极板接入模拟输入电压，并使第一电容网络的第一侧极板电荷重分配以输出共模电压
。
[0011]第二方面，本申请提供一种模数转换器，包括如第一方面所述的数模转换器
。
[0012]第三方面，本申请提供一种芯片，包括如第二方面所述的模数转换器
。
[0013]第四方面，本申请提供一种电子设备，包括设备主体以及设于设备主体的如第二方面所述的芯片
。
[0014]本申请实施例提供的数模转换器，在采样阶段使第一电容网络的第二侧极板接入模拟输入电压，使得第一电容网络的第一侧极板电荷重分配产生共模电压，同时利用第二
开关电容单元使得第二电容网络的第一侧极板电荷重分配提供共模电压，从而完成模数转换器对模拟输入电压的采样过程
。
也就是说，在采样建立过程中，无需外部的共模电压产生模块提供共模电压，同时也无需将共模电压接入第一电容网络的第一侧极板，由第一电容网络和第二电容网络的第一侧极板各自进行电荷重分配从而完成对模拟输入电压的采样过程，一方面省去了模数转换器
(
例如逐次逼近型模数转换器
)
中的共模电压产生模块，简化了模数转换器的电路结构，另外一方面由于采用电荷重分配的特点提供共模电压，输出共模电压过程基本无电能消耗，因此还可以降低模数转换器的能耗
。
[0015]此外，使得第一电容网络和第二电容网络的第一侧极板电荷重分配所采用的电压
(
例如第一预设电压
、
第二预设电压
、
第三预设电压以及第四预设电压
)
可以采用电源电压
、
参考电压或者接地为
0V
，一方面无需额外的电压产生电路，另外一方面，相对于传统模数转换器的共模电压产生模块，也无需对共模电压产生模块内部的电子元件的寄生电容进行充放电，并且也不受共模电压产生模块抗干扰影响，因此本申请提供的数模转换器还具有采样建立速度快以及抗干扰性强的特点
。
[0016]本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂
。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0018]图1示出了传统技术中逐次逼近型模数转换器的一种电路结构示意图
。
[0019]图2示出了本申请实施例提供的模数转换器的一种模块示意图
。
[0020]图3示出了本申请实施例提供的数模转换器的一种模块示意图
。
[0021]图4示出了本申请实施例提供的第一电容网络的第一侧极板电荷重分配的一种示意图
。
[0022]图5示出了本申请实施例提供的第一电容网络的第一侧极板电荷重分配的另一种示意图
。
[0023]图6示出了本申请实施例提供的第一开关电容单元的一种模块示意图
。
[0024]图7示出了本申请实施例提供的第一开关电容单元的一种电路示意图
。
[0025]图8示出了本申请实施例提供的第一开关电容单元的另一种电路示意图
。
[0026]图9示出了本申请实施例提供的第一开关电容单元的一种状态示意图
。
[0027]图
10
示出了本申请实施例提供的第一开关电容单元的另一种状态示意图
。
[0028]图
11
示出了本申请实施例提供的第二开关电容单元的一种模块示意图
。
[0029]图
12
示出了本申请实施例提供的第二开关电容单元的一种电路示意图
。
[0030]图
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示出了本申请实施例提供的第二开关电容单元的另一种电路示意图
。
[0031]图
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示出了本申请实施例提供的第二开关电容单元的一种状态示意图
。
[0032]图
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示出了本申请实施例提供的第二开关电容单元的另一种状态示意图
。
[0033]图
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示出了本申请实施例提供的数模转换器的一种电路示意图
。
[0034]图
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示出了本申请实施例提供的数模转换器的另一种电路示意图
。
[0035]图
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示出了本申请实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种数模转换器，其特征在于，包括：第一开关电容单元，所述第一开关电容单元包括第一电容网络；第二开关电容单元，所述第二开关电容单元包括第二电容网络；其中，所述第二开关电容单元用于使所述第二电容网络的第一侧极板电荷重分配并输出共模电压；所述第一开关电容单元用于在采样阶段使所述第一电容网络的第二侧极板接入模拟输入电压，并使所述第一电容网络的第一侧极板电荷重分配以输出所述共模电压
。2.
如权利要求1所述的数模转换器，其特征在于，所述第一开关电容单元还包括第一开关网络以及第二开关网络；所述第一开关网络与所述第一电容网络的第一侧极板连接，所述第二开关网络与所述第一电容网络的第二侧极板连接；所述第一开关网络用于控制所述第一侧极板电荷重分配并输出所述共模电压，所述第二开关网络用于改变多个所述第二侧极板所接入的电压，以使得多个所述第一侧极板的电荷再次重分配并输出模拟输出电压
。3.
如权利要求2所述的数模转换器，其特征在于，所述第一电容网络包括多个第一电容，多个所述第一电容的第一侧极板相互连接；所述第一开关网络包括至少一个第一重分配开关，所述第一重分配开关用于控制相邻的所述第一电容之间的第一侧极板连通或断开；当所述第一重分配开关断开时，至少两个所述第一电容的第一侧极板的电位不相等；当所述第一重分配开关闭合时，多个所述第一电容的第一侧极板的电荷重分配
。4.
如权利要求3所述的数模转换器，其特征在于，任意相邻的所述第一电容的第一侧极板之间均设置有所述第一重分配开关；当所述数模转换器处于采样阶段时，至多一个所述第一重分配开关被配置为断开后再导通
。5.
如权利要求4所述的数模转换器，其特征在于，所述多个第一电容依次排列；位于排列首端的第一电容的第一侧极板用于接入第一预设电压，位于排列末端的第一电容的第一侧极板用于接入第二预设电压；其中，所述第一预设电压与所述第二预设电压不相等
。6.
如权利要求5所述的数模转换器，其特征在于，所述第一开关网络还包括第一开关以及第二开关；所述第一开关一端与位于排列首端的第一电容的第一侧极板连接，另外一端用于接入所述第一预设电压；所述第二开关一端与位于排列末端的第一电容的第一侧极板连接，另外一端用于接入所述第二预设电压
。7.
如权利要求5或6所述的数模转换器，其特征在于，所述第二开关网络包括多组第一控制开关，所述第一控制开关与所述第一电容一一对应；所述第一控制开关用于控制所述第一电容的第二侧极板接入模拟输入电压
、
参考电压或者接地；其中，所述第一预设电压和所述第二预设电压为所述参考电压
、
电源电压或者
0V
中的任意两者
。
8.
如权利要求2所述的数模转换器，其特征在于，所述第二开关电容单元还包括第三开关网络；所述第三开关网络与所述第二电容网络的第一侧极板连接，所述第三开关网络用于控制所述第二电容网络的第一侧极板的电荷重分配并输出共模电压
。9.
如权利要求8所述的数模转换器，其特征在于，所述第二电容网络包括多个第二电容，多个所述第二电容的第一侧极板相互连接；所述第三开关网络包括至少一个第二重分配开关，所述第二重分配开关用于控制相邻的所述第二电容之间的第一侧极板连通或断开；当所述第二重分配开关断开时，至少两个所述第二电容的第一侧极板的电位不相等；当所述第二重分配开关闭合时，多个所述第二电容的第一侧极板的电荷重分配
。10.
如权利要求9所述的数模转换器，其特征在于，任意相邻的所述第二电容的第一侧极板之间均设置有所述第二重分配开关，且至多一个所述第二重分配开关被配置为断开后再导通
。11.
如权利要求
10
所述的数模转换器，其特征在于，所述多个第二电容依次排列；位于排列首端的第二电容的第一侧极板用于接入第三预设电压，位于排列末端的第二电容的第一侧极板用于接入第四预设电压；其中，所述第三预设电压与所述第四预设电压不相...

【专利技术属性】
技术研发人员：席望，褚晓峰，
申请(专利权)人：西安芯海微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：