[发明专利]高速逐次逼近模数转换器

说明书

交叉引用

本申请要求2014年1月9日申请的申请号为61/925,307的美国临时专利申请的优先权，在此合并参考该申请。

技术领域

本申请有关于一种逐次逼近模数转换器(successive approximation register analog-to-digital converter，SAR ADC)。

背景技术

逐次逼近模数转换器(SAR ADC)是一种模数转换器，其通过搜索机制(search scheme)将连续模拟波形转换为离散数字表达。

SAR ADC最常用的实现方式之一是电荷再分配(charge-redistribution)型SAR ADC，其采用多个电容。这些电容在搜索机制中被独立地切换，以实现对SAR ADC的模拟输入的逼近。但是，因为电容需要较长的稳定时间(settling time)，所以电荷再分配技术并不能很好适用于高速的应用环境。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明特提出一种逐次逼近模数转换器及相应方法。

本发明的一个实施方式提供了一种逐次逼近模数转换器，包含：逐次逼近寄存器子电路，在逐次逼近模数转换器的搜索机制的不同周期产生数字控制位；数模转换器，包含至少一组电容，将逐次逼近模数转换器的模拟输入耦接到至少一组电容，并根据数字控制位操作至少一组电容，其中每组电容包含p个电容值递减的电容C_p-1到C₀，p个C_p-1到C₀的电容由2^M个电容单元所组成，其中C_p-1<C_p-2+C_p-3+…+C₀，C_p-1包含(2^M-1-2^q)个电容单元，以及p，q与M是整数；以及比较器，接收从数模转换器传送来的模拟输出，并产生比较器输出给逐次逼近寄存器子电路，以产生数字控制信号，其中逐次逼近模数转换器的模拟输入的数字表达在搜索机制中被逼近。

本发明另提供一种模数转换方法，包含：在逐次逼近模数转换器内的数模转换器中提供至少一组电容，其中每一组电容由2^M个电容单元组成，且M是个整数；将每组2^M个电容单元划分为电容值递减的p个电容C_p-1到C₀，其中C_p-1<C_p-2+C_p-3+…+C₀，C_p-1包含(2^M-1-2^q)个电容单元，且p与q是整数；以及操作所述逐次逼近模数转换器来得到所述逐次逼近模数转换器的模拟输入的数字表达。

本发明的逐次逼近模数转换器及相应方法能够适用于高速应用。

附图说明

图1显示根据本发明的实施例的逐次逼近模数转换器。

图2显示根据本发明的实施例的DAC的电容分配的流程图。

图3A显示根据本发明的实施例的ADC。

图3B显示图3A中SAR ADC的译码器。

图4A显示根据本发明的实施例的ADC。

图4B显示图4A中SAR ADC的译码器。

具体实施方式

需要理解的是，下列说明提供各种不同的实施例作为实施本发明的不同特征的举例。下面描述的元件以及相互连接的具体例子都是将本发明的技术方案简化而成。这些，当然都仅仅是举例，而非本发明的限定。另外，本说明书可能在不同的例子中重复一些参考标号以及/或参考字母。这些重复是为了简单而明确地描述本发明，其本身并不代表不同说明实施例中的关系及/或设置。

图1显示根据本发明的实施例的逐次逼近模数转换器(SAR ADC)100。并揭露一种关于SAR ADC 100的模数转换方法。

SAR ADC 100包含SAR子电路102，数模转换器(DAC)104，比较器106以及译码器108。与传统电荷再分配技术相比，DAC104是特别为高速应用所设计的，而不需要复杂的电容分配。