[发明专利]基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器

说明书

本发明涉及一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器，包括采样保持电路、比较器和逻辑控制模块，所述采样保持电路包括非对称型差分电容阵列和采样开关模块。非对称型差分电容阵列的第一输入端通过单刀双置开关选择性电连接共模电压端和接地端，第二输入端电连接采样开关模块的输出端，第三输入端电连接逻辑控制模块的第一输出端，输出端电连接比较器；采样开关模块的第一输入端和第二输入端分别电连接模拟信号负输入端和模拟信号正输入端；比较器的输出端电连接逻辑控制模块的输入端。本发明的逐次逼近型模数转换器能有效节约功耗，减少电容面积并降低设计难度。

技术领域

本发明属于模数转换技术领域，具体涉及一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器。

背景技术

目前随着可穿戴设备的推广和精密生物仪器的发展，逐次逼近型模数转换器因其结构简单，低功耗等优点而被广泛应用。由于逐次逼近模数转换器不需要诸如运算放大器等线性增益模块，使其能够较好地适应特征尺寸减小和电源电压降低的工艺演化趋势。随着工艺的进步，逐次逼近型模数转换器所能达到的转换速率已增加到数百兆，从而可以和流水线型模数转换器媲美。

逐次逼近型模数转换器一般为电容式结构，其主要功耗来源于电容阵列采样和切换过程中所消耗的能量。对于传统的基于电容阵列的逐次逼近型模数转换器，由于电容阵列具有相对较大的面积，导致了精度无法做到很高，并且会引起功耗增加的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器。

具体地，本发明的一个实施例提供了一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器，包括采样保持电路11、比较器12和逻辑控制模块13，所述采样保持电路11包括非对称型差分电容阵列110和采样开关模块111，其中，

所述非对称型差分电容阵列110的第一输入端通过单刀双置开关S3选择性电连接共模电压端Vcm和接地端gnd，第二输入端电连接所述采样开关模块111的输出端，第三输入端电连接所述逻辑控制模块13的第一输出端，所述非对称型差分电容阵列110的输出端电连接所述比较器12的输入端；

所述采样开关模块111的第一输入端和第二输入端分别电连接模拟信号负输入端Vin和模拟信号正输入端Vip；

所述比较器12的输出端电连接所述逻辑控制模块13的输入端；

所述逻辑控制模块13的第二输出端用于输出所述比较器12的比较结果的数字输出码。

在本发明的一个实施例中，所述采样开关模块111包括第一采样开关S1和第二采样开关S2，其中，

所述第一采样开关S1电连接于所述模拟信号正输入端Vip与所述非对称型差分电容阵列110之间；

所述第二采样开关S2电连接于所述模拟信号负输入端Vin与所述非对称型差分电容阵列110之间。

在本发明的一个实施例中，所述非对称型差分电容阵列110包括p电容阵列C^p和n电容阵列Cⁿ，所述单刀双置开关S3包括第一单刀双置开关S31和第二单刀双置开关S32，其中，

所述p电容阵列C^p的第一输入端通过所述第一单刀双置开关S31选择性电连接共模电压端Vcm和接地端gnd，所述p电容阵列C^p的第二输入端通过所述第一采样开关S1电连接所述模拟信号正输入端Vip，所述p电容阵列C^p的第三输入端电连接至所述逻辑控制模块13的输出端；