[发明专利]逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)动态范围扩展

说明书

一种ADC，包括接收模拟输入电压和来自SAR逻辑电路的数字输入字以及基于模拟输入电压和数字字生成第一电压的DAC。ADC还包括比较器，其接收第一电压和参考电压，以及基于第一电压和参考电压生成第二电压。第二电压具有与第一电压和参考电压之间的差的表示对应的值。ADC还包括SAR逻辑电路，其接收来自比较器的第二电压。SAR逻辑电路基于从比较器接收的第二电压生成数字输出字。最小输入电压和最大输入电压之间的差基本等于参考电压和最小输入电压之间的差的两倍。

相关申请的交叉引用

本专利文件要求申请人深圳市汇顶科技股份有限公司于2018年5月31日提交的在先美国非临时专利申请号为15993625、发明名称为“逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)动态范围扩展”的优先权和权益。

技术领域

本发明总体上涉及一种逐次逼近寄存器(successive approximation register，SAR)模数转换器(analog to digital converter，ADC)，更具体地，涉及一种SAR ADC，其参考电压约为最大输入电压和最小输入电压之间的差的一半。

背景技术

传统的SAR ADC架构使用等于或基本等于最大输入电压的参考电压。由于在电容数模转换器(capacitive digital to analog converter，CDAC)中使用参考电压，因此CDAC使用的功率受参考电压的值的显著影响。

发明内容

一个发明方面是一种逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)。SAR ADC包括DAC、比较器和SAR逻辑电路，其中，DAC、比较器和SAR逻辑电路相互电连通，并且被共同配置为基于模拟输入电压和参考电压生成数字输出字，其中，数字输出字根据由最小模拟输入电压和最大模拟输入电压限制的模拟值的范围表示模拟输入电压的值，以及其中，最小模拟输入电压和最大模拟输入电压之间的差基本等于参考电压和最小模拟输入电压之间的差的两倍。

在一些实施例中，SAR逻辑电路被配置为确定作为模拟输入电压和参考电压的比较的结果的数字输出字的MSB。

在一些实施例中，DAC被配置为接收模拟输入电压和数字输入字，并且基于模拟输入电压和数字输入字生成第一电压，以及其中，SAR逻辑电路被配置为确定数字输入字是否使DAC生成第一电压，使得第一电压大于或小于模拟输入电压。

在一些实施例中，SAR逻辑电路被配置为基于通过比较器确定模拟输入电压是否小于或大于参考电压，确定数字输入字是否使DAC生成第一电压，使得第一电压大于或小于模拟输入电压。

在一些实施例中，SAR逻辑电路被配置为响应于模拟输入电压小于参考电压，生成数字输入字以使DAC生成第一电压，使得第一电压大于模拟输入电压。

在一些实施例中，SAR逻辑电路被配置为响应于模拟输入电压大于参考电压，生成数字输入字以使DAC生成第一电压，使得第一电压小于模拟输入电压。

在一些实施例中，SAR逻辑电路被配置为确定模拟输入电压和参考电压之间的差的数字表示。

在一些实施例中，SAR逻辑电路被配置为利用线性查找确定数字表示。

在一些实施例中，SAR逻辑电路被配置为利用二分查找确定数字表示。

在一些实施例中，SAR逻辑电路被配置为通过比较模拟输入电压和参考电压确定数字输出字的MSB，确定模拟输入电压和参考电压之间的差的数字表示，以及基于模拟输入电压和参考电压之间的差的数字表示，生成除MSB之外的数字输出字的位。