一种带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列制造技术

技术编号：40763291 阅读：7 留言：0更新日期：2024-03-25 20:14

本发明专利技术公开了一种带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，包括：两组高段P端拆分采样电容C<subgt;PH1,1</subgt;～C<subgt;PH1,j</subgt;、C<subgt;PH2,1</subgt;～C<subgt;PH2,j</subgt;、两组高段N端拆分采样电容C<subgt;NH1,1</subgt;～C<subgt;NH1,j</subgt;、C<subgt;NH2,1</subgt;～C<subgt;NH2,j</subgt;、低段P端比特位电容C<subgt;PL,1</subgt;～C<subgt;PL,i</subgt;、低段N端比特位电容C<subgt;NL,1</subgt;～C<subgt;NL,i</subgt;、P端符号位电容C<subgt;SP1</subgt;～C<subgt;SP2</subgt;、N端符号位电容C<subgt;SN1</subgt;～C<subgt;SN2</subgt;、N端桥接电容C<subgt;NB1</subgt;～C<subgt;NB2</subgt;、P端桥接电容C<subgt;PB1</subgt;～C<subgt;PB2</subgt;、N端连接开关S<subgt;N1</subgt;～S<subgt;N4</subgt;和P端连接开关S<subgt;P1</subgt;～S<subgt;P4</subgt;。本发明专利技术将高段采样电容阵列被拆分成相同的两端，两端的电容分别使用顶板和底板进行采样，抵消了电容的一阶电压系数；采样的过程基于VDD和GND进行，无需额外的V<subgt;CM</subgt;电压；独立的符号位电容通过开关切换参与到后续的量化过程，进一步减小了所需要的电容数量。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路，尤其涉及一种带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列。

技术介绍

1、逐次逼近型模数转换器(sar adc)主要包括采样保持电路、电容阵列数模转换器(cdac)、比较器、逻辑控制电路，相比于其他类型的模数转换器，sar adc具有结构简单、面积小、功耗低的优点，广泛应用在便携式、低功耗的设备中。但传统的sar adc所需要的电容阵列面积随着分辨率呈现指数倍的增加，限制了采样速率的提升，增大了电路功耗。同时电容失配也影响sar adc精度的提升。电容两端电压的大小会造成电容实际的容值偏离设计容值，我们将其称之为电容的电压特性，其是造成电容失配的原因之一。

技术实现思路

1、本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列，通过拆分电容来消除电容电压系数，提升了电容阵列的线性度，通过电容复用减小了电容面积。

2、为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列，包括：第一高段p端拆分采样电容cph1,1～cph1,j、第二高段p端拆分采样电容cph2,1～cph2,j、第一高段n端拆分采样电容cnh1,1～cnh1,j、第二高段n端拆分采样电容cnh2,1～cnh2,j、低段p端比特位电容cpl,1～cpl,i、低段n端比特位电容cnl,1～cnl,i、p端符号位电容csp1～csp2、n端符号位电容csn1～csn2、n端桥接电容cnb1～

3、第一高段p端拆分采样电容cph1,1～cph1,j并联设置，构成p端第一电容阵列；第二高段p端拆分采样电容cph2,1～cph2,j并联设置，构成p端第二电容阵列；低段p端比特位电容cpl,1～cpl,i并联设置，构成p端第三电容阵列；其中，p端第一电容阵列、p端第二电容阵列、p端第三电容阵列和p端符号位电容csp1～csp2通过p端桥接电容cpb1～cpb2和p端连接开关sp1～sp4实现阵列间互联；

4、第一高段n端拆分采样电容cnh1,1～cnh1,j并联设置，构成n端第一电容阵列；第二高段n端拆分采样电容cnh2,1～cnh2,j并联设置，构成n端第二电容阵列；低段n端比特位电容cnl,1～cnl,i并联设置，构成n端第三电容阵列；其中，n端第一电容阵列、n端第二电容阵列、n端第三电容阵列和n端符号位电容csn1～csn2通过n端桥接电容cnb1～cnb2和n端连接开关sn1～sn4实现阵列间互联。

5、在上述带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列中，

6、第一高段p端拆分采样电容cph1,1～cph1,j的底板作为p端第一电容阵列的第一输出端voutp1与p端桥接电容cpb1相连接，顶板通过切换开关连接电源vdd、参考电压vref和p端输入信号vip；

7、第二高段p端拆分采样电容cph2,1～cph2,j的顶板作为p端第二电容阵列的第二输出端voutp2与p端桥接电容cpb2相连接，底板通过切换开关连接电源vdd、参考电压vref和p端输入信号vip。

8、在上述带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列中，

9、第一高段n端拆分采样电容cnh1,1～cnh1,j的底板作为n端第一电容阵列的第一输出端voutn1与n端桥接电容cnb1相连接，顶板通过切换开关连接电源vdd、参考电压vref和n端输入信号vin；

10、第二高段n端拆分采样电容cnh2,1～cnh2,j的顶板作为n端第一电容阵列的第二输出端voutn2与n端桥接电容cnb2相连接，顶板通过切换开关连接电源vdd、参考电压vref和n端输入信号vin。

11、在上述带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列中，

12、低段p端比特位电容cpl,1～cpl,i的顶板与p端桥接电容cpb1～cpb2相连接，底板通过切换开关连接电源vdd和参考电压vref；

13、低段n端比特位电容cnl,1～cnl,i的顶板与n端桥接电容cnb1～cnb2相连接，底板通过切换开关连接电源vdd和参考电压vref。

14、在上述带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列中，p端符号位电容csp1～csp2构成p端符号位电容阵列；其中，p端符号位电容csp1的顶板作为p端符号位电容阵列的第一输出端voutp4，底板通过切换开关连接电源vdd、参考电压vref和p端输入信号vip；p端符号位电容csp2的顶板作为p端符号位电容阵列的第二输出端voutp3，底板通过切换开关连接电源vdd、参考电压vref和p端输入信号vip。

15、在上述带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列中，n端符号位电容csn1～csn2构成n端符号位电容阵列；其中，n端符号位电容csn1的顶板作为n端符号位电容阵列的第一输出端voutn4，底板通过切换开关连接电源vdd、参考电压vref和n端输入信号vin；n端符号位电容csn2的顶板作为n端符号位电容阵列的第二输出端voutn3，底板通过切换开关连接电源vdd、参考电压vref和n端输入信号vin。

16、在上述带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列中，

17、p端连接开关sp4连接输出端voutp1和输出端voutp2；

18、p端连接开关sp3连接输出端voutp3和输出端voutp4；

19、p端连接开关sp2连接输出端voutp1和输出端voutp4；

20、p端连接开关sp1连接输出端voutp2和输出端voutp3。

21、在上述带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列中，

22、n端连接开关sn4连接输出端voutn1和输出端voutn2；

23、n端连接开关sn3连接输出端voutn3和输出端voutn4；

24、n端连接开关sn2连接输出端voutn1和输出端voutn4；

25、n端连接开关sn1连接输出端voutn2和输出端voutn3。

26、在上述带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列中，第一高段p端拆分采样电容cph1,1～cph1,j、第二高段p端拆分采样电容cph2,1～cph2,j、第一高段n端拆分采样电容cnh1,1～cnh1,j、第二高段n端拆分采样电容cnh2,1～cnh2,j、低段p端比特位电容cpl,1～cpl,i和低段n端比特位电容cnl,1～cnl,i的电容值均满足二进制关系：

27、cph1,1＝cph2,1＝c、cph1,2＝cph2,2＝2c、cph1,3＝cph2,3＝4c、…、cph1,j＝cph2,j＝2j-1c

28、本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，其特征在于，包括：第一高段P端拆分采样电容CPH1,1～CPH1,j、第二高段P端拆分采样电容CPH2,1～CPH2,j、第一高段N端拆分采样电容CNH1,1～CNH1,j、第二高段N端拆分采样电容CNH2,1～CNH2,j、低段P端比特位电容CPL,1～CPL,i、低段N端比特位电容CNL,1～CNL,i、P端符号位电容CSP1～CSP2、N端符号位电容CSN1～CSN2、N端桥接电容CNB1～CNB2、P端桥接电容CPB1～CPB2、N端连接开关SN1～SN4和P端连接开关SP1～SP4；

2.根据权利要求1所述的带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，其特征在于，P端符号位电容CSP1～CS

6.根据权利要求5所述的带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，其特征在于，N端符号位电容CSN1～CSN2构成N端符号位电容阵列；其中，N端符号位电容CSN1的顶板作为N端符号位电容阵列的第一输出端VOUTN4，底板通过切换开关连接电源VDD、参考电压Vref和N端输入信号Vin；N端符号位电容CSN2的顶板作为N端符号位电容阵列的第二输出端VOUTN3，底板通过切换开关连接电源VDD、参考电压Vref和N端输入信号Vin。

7.根据权利要求6所述的带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，其特征在于，第一高段P端拆分采样电容CPH1,1～CPH1,j、第二高段P端拆分采样电容CPH2,1～CPH2,j、第一高段N端拆分采样电容CNH1,1～CNH1,j、第二高段N端拆分采样电容CNH2,1～CNH2,j、低段P端比特位电容CPL,1～CPL,i和低段N端比特位电容CNL,1～CNL,i的电容值均满足二进制关系：

10.根据权利要求8所述的带电容电压系数消除和电容复用的SARADC电容阵列，其特征在于，P端符号位电容CSP1～CSP2和N端符号位电容CSN1～CSN2的电容值满足如下关系：

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【技术特征摘要】

1.一种带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列，其特征在于，包括：第一高段p端拆分采样电容cph1,1～cph1,j、第二高段p端拆分采样电容cph2,1～cph2,j、第一高段n端拆分采样电容cnh1,1～cnh1,j、第二高段n端拆分采样电容cnh2,1～cnh2,j、低段p端比特位电容cpl,1～cpl,i、低段n端比特位电容cnl,1～cnl,i、p端符号位电容csp1～csp2、n端符号位电容csn1～csn2、n端桥接电容cnb1～cnb2、p端桥接电容cpb1～cpb2、n端连接开关sn1～sn4和p端连接开关sp1～sp4；

2.根据权利要求1所述的带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的带电容电压系数消除和电容复用的saradc电容阵列，其特征在于，p端符号位电容csp1～csp2构成p端符号位电容阵列；其中，p端符号位电容csp1的顶板作为p端符号位电容阵列的第一输出端voutp4，底板通过切换开关连接电源vdd、参考电压vref和p端输入信号vip；p端符号位电容csp2的顶板作为p端符号位电容阵列的第二输出端voutp3，底板通过切换开关连接电源vdd、参考电压vre...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国奥，王宗民，张铁良，邴兆航，赵进才，刘清远，
申请(专利权)人：北京微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：

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