【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于混合信号集成电路领域，具体涉及一种基于第二级复用的高能效两步式sar adc。
技术介绍
1、模数转换器作为沟通物理世界和数字电路的桥梁，在大规模的集成电路中发挥着关键的作用。便携式电子终端应用正在高速的发展，通常这些电子终端如手机等，都是由电池或者无线充电技术供电的，终端消费者需要巡航时间尽可能长，有些设计甚至要求电池供电维持几年以上，这就要求模数转换器尽可能的实现低功耗、高效率。逐次逼近型模数转换器(sar adc)因为其低功耗，结构简单的优点得以广泛应用。针对sar adc的优化方案也日渐增多。
2、传统两步式sar adc由两级sar adc通过余量放大器连接组成，在整个工作过程中，第一级sar adc和第二级sar adc都需要分别完成一个完整的量化过程，其中，两个saradc中的dac电容阵列都需要跟随各自的量化过程反复进行切换，这就使得电路的功耗过大、效率过低。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于第二级复用的高能效两步式sar adc。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、一种基于第二级复用的高能效两步式sar adc，包括：
3、采样开关、第一级sar adc、第二级sar adc、余量放大器、das检测跳过逻辑模块和数字矫正电路；其中，所述第一级sar adc包括第一级dac电容阵列；所述第一级dac电容阵列的位数为n，单端电容数量为n+1；所述第二级sar
4、所述两步式sar adc的工作过程包括：
5、采样阶段，所述采样开关将输入信号采集到所述第一级dac电容阵列和所述第二级dac电容阵列上作为采样信号；
6、第一量化阶段，所述第二级sar adc对所述第二级dac电容阵列上的采样信号进行量化，产生第一级量化码，所述第一级量化码为所述第二级sar adc量化结果中的前n位量化码；所述das检测跳过逻辑模块对所述第一级量化码进行处理，输出检测切换码；所述第一级dac电容阵列根据所述检测切换码确定跳过切换的电容，并进行对应的切换，切换完成后，所述第一级dac电容阵列的顶极板上产生余量信息vres；
7、余量放大阶段，所述余量放大器将所述余量信息vres放大，并发送至所述第二级dac电容阵列的顶极板上；
8、第二量化阶段，所述第二级sar adc对收到的余量信息进行量化，产生第二级量化码，所述第二级量化码的位数为m位；所述数字矫正电路对所述第一级量化码和所述第二级量化码进行编码，得到最终的量化码，所述最终的量化码的位数为n+m-r位；其中，r为冗余位位数。
9、在本专利技术的一个实施例中，采样开关，包括：4个栅压自举电路；其中，2个栅压自举电路与所述第一级dac电容阵列连接，另外2个栅压自举电路与所述第二级dac电容阵列连接。
10、在本专利技术的一个实施例中，das检测跳过逻辑模块对所述第一级量化码进行处理，输出检测切换码，包括：
11、所述das检测跳过逻辑模块针对所述第一级量化码的第1位～第n-1位中的每一位，将该位的下一位所对应的值与第1位进行异或运算，作为该位的处理结果；确定所述第一级量化码的第n位的处理结果为1；将所述第一级量化码中第一位的值作为标志位s-flag；
12、所述das检测跳过逻辑模块将所述第一级量化码的第1位～第n位中每一位的处理结果和所述标志位s-flag，作为所述检测切换码输出。
13、在本专利技术的一个实施例中，第一级dac电容阵列根据所述检测切换码确定跳过切换的电容，并进行对应的切换，包括：
14、根据所述检测切换码确定跳过切换的电容：
15、若当前位结果为0时，当前位对应在所述第一级dac电容阵列中的电容为所述跳过切换的电容，不进行切换；
16、若当前位结果为1时，当前位对应在所述第一级dac电容阵列中的电容为需要切换的电容，根据所述标志位s-flag进行对应的切换；
17、当所述标志位s-flag为0时，所述第一级dac电容阵列在进行切换时，切换至vdd；
18、当所述标志位s-flag为1时，所述第一级dac电容阵列在进行切换时，切换至gnd。
19、在本专利技术的一个实施例中，余量信息vres的表达式为：
20、vres＝vin-vdac1；其中，vin为所述采样信号，vdac1为所述第一级dac电容阵列的切换电压。
21、在本专利技术的一个实施例中，余量放大器的放大倍数为：
22、g＝2n-r；
23、其中，n为所述第一级dac电容阵列的位数，r为冗余位位数。
24、在本专利技术的一个实施例中，第二级sar adc还包括比较器，所述比较器包括：一级预放大器和一级锁存器；其中，
25、所述一级预放大器用于将所述比较器收到的信号放大并输出；
26、所述一级锁存器通过正反馈机制对所述一级预放大器输出的结果进行锁存。
27、在本专利技术的一个实施例中，高能效两步式sar adc的工作时序信号包括：φ1和φ2；当所述φ1为高电平时，所述高能效两步式sar adc进入所述采样阶段；当所述φ1为低电平时，所述高能效两步式sar adc结束所述采样阶段，并依次进入所述采样阶段之后的各个阶段。
28、在本专利技术的一个实施例中，当所述φ1为低电平，且所述φ2为高电平时，所述高能效两步式sar adc进入所述余量放大阶段。
29、本专利技术的有益效果：
30、本专利技术实施例所提供的方案中，通过将第二级sar adc复用于第一量化阶段，省去了第一级sar adc中的其他部件，使得第一级sar adc只需设置第一级dac电容阵列就能够实现第一量化阶段；并通过das检测跳过逻辑模块输出检测切换码，使得第一级dac电容阵列只用根据检测切换码进行一次切换，就能够得到余量信息，跳过了第一级dac电容阵列不必要的切换，相比传统的两步式sar adc，极大的减少了功耗，能够实现高能效和高效率。
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1.一种基于第二级复用的高能效两步式SAR ADC，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于第二级复用的高能效两步式SAR ADC，其特征在于，所述采样开关，包括：4个栅压自举电路；其中，2个栅压自举电路与所述第一级DAC电容阵列连接，另外2个栅压自举电路与所述第二级DAC电容阵列连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于第二级复用的高能效两步式SAR ADC，其特征在于，所述DAS检测跳过逻辑模块对所述第一级量化码进行处理，输出检测切换码，包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于第二级复用的高能效两步式SAR ADC，其特征在于，所述第一级DAC电容阵列根据所述检测切换码确定跳过切换的电容，并进行对应的切换，包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于第二级复用的高能效两步式SAR ADC，其特征在于，所述余量信息Vres的表达式为：
6.根据权利要求5所述的一种基于第二级复用的高能效两步式SAR ADC，其特征在于，所述余量放大器的放大倍数为：
7.根据权利要求1所述的一种基于第二级复用的高能效两步
8.根据权利要求1所述的一种基于第二级复用的高能效两步式SAR ADC，其特征在于，所述高能效两步式SAR ADC的工作时序信号包括：Φ1和Φ2；当所述Φ1为高电平时，所述高能效两步式SAR ADC进入所述采样阶段；当所述Φ1为低电平时，所述高能效两步式SAR ADC结束所述采样阶段，并依次进入所述采样阶段之后的各个阶段。
9.根据权利要求8所述的一种基于第二级复用的高能效两步式SAR ADC，其特征在于，当所述Φ1为低电平，且所述Φ2为高电平时，所述高能效两步式SAR ADC进入所述余量放大阶段。
...【技术特征摘要】
1.一种基于第二级复用的高能效两步式sar adc，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于第二级复用的高能效两步式sar adc，其特征在于，所述采样开关，包括：4个栅压自举电路；其中，2个栅压自举电路与所述第一级dac电容阵列连接，另外2个栅压自举电路与所述第二级dac电容阵列连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于第二级复用的高能效两步式sar adc，其特征在于，所述das检测跳过逻辑模块对所述第一级量化码进行处理，输出检测切换码，包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于第二级复用的高能效两步式sar adc，其特征在于，所述第一级dac电容阵列根据所述检测切换码确定跳过切换的电容，并进行对应的切换，包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于第二级复用的高能效两步式sar adc，其特征在于，所述余量信息vres的表达式为：
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈易，杨博文，黄安吉，刘术彬，丁瑞雪，朱樟明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学杭州研究院，
类型：发明
国别省市：
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