[发明专利]一种用于SAR ADC的二级全动态比较器及其工作方法

说明书

本发明涉及一种用于SAR ADC的二级全动态比较器及其工作方法。所述比较器包括第一级带电流源动态预放大器的两电压输入端作为比较器的两电压输入端，第一级带电流源动态预放大器两输出端经第二级动态偏置型预放大器与SA动态锁存器的两输入端连接，SA动态锁存器的两输出端作为比较器的两输出端，三个模块的时钟信号端相连接作为比较器的第一时钟信号端CLKC，第二级动态偏置型预放大器还包括一第二时钟信号端作为比较器的第二时钟信号端CLKCB，且CLKC与CLKCB输入的是一对反相时钟信号，所述第一级带电流源动态预放大器还包括两个偏置电压输入端。本发明无需考虑静态功耗，减小失调带来的影响，减小输入噪声，并使用二级动态预放大器提高增益和线性度。

技术领域

本发明涉及一种用于SAR ADC的二级全动态比较器及其工作方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，物联网逐渐出现在人们的视野并且变的愈加重要，物联网是基于互联网基础上可以纵向延伸和横向扩展的网络。世界经历了工业时代，PC互联网时代，移动物联网时代，到现在的物联网时代，可见物联网已经成为当今社会的主流。物联网的快速发展，会催生众多新兴产业的进步，以中国为例，国家正大力推动工业化和信息化两化融合，以物联网为基本节点的智能家居，智慧交通，智能医疗，智能物流，智能农业等产业将得到飞速发展。

传感器作为一种能够将自然界中的非电学信号转换为电学信号的器件，是整个物联网系统信息的来源，是物联网系统最关键的技术之一，其作为物联网的核心和基础，是国内外研究和发展的重点，其市场所需数量规模达万亿量级。可穿戴式智能设备(如智能手表，智能手机，智慧家居)的发展又要求传感器需要小巧轻便，即拥有体积小，功耗低，性能高等一系列特点。同样的要求也适用于模数转换器上，因此低至毫瓦级甚至纳瓦级功耗的ADC符合现代智能设备的需求。

如今市面上常见的ADC有快闪型(Flash)ADC、流水线型(Pipelined)ADC、过采样型(Σ-Δ)、逐次逼近型(Successive Approximation Register)ADC等具有不同特点和用途的ADC。其中Σ-Δ型ADC分辨率可以达到16-24位，但是功耗较高，快闪型ADC分辨率不足10位，但采样速率要求非常快，而SAR ADC采样速率为中低速，分辨率平均为12位左右，功耗较低，成为可穿戴智能设备和医疗领域常用的ADC结构。因此产品的市场应用决定了SAR ADC目前趋向于低功耗，高精度的发展方向。因此，低功耗高分辨率高线性度的比较器有极其重要的研究意义。

SAR ADC由三个主要模块组成，分别为DAC、比较器和SAR逻辑模块。其中比较器的功耗和精度决定了整体的性能。相比于静态比较器来说，动态比较器的功耗相对低，其两种工作状态(比较状态和复位状态)决定了动态比较器适合应用于智能家居。但目前的动态比较器使用了静态预放大加动态锁存的方式，因为有动态锁存器的存在，故也被称为动态比较器，但预放大部分的静态功耗依旧无法减少，再加上预放大器的增益不足，导致等效输入噪声增大，因此对ADC整体的功耗和精度影响很大，导致性能下降。为了解决以上动态比较器的不足，研究学者们致力于研究低功耗、高分辨率、高线性度的全动态比较器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于SAR ADC的二级全动态比较器及其工作方法，无需考虑静态功耗，减小失调带来的影响，减小输入噪声，并使用二级动态预放大器提高增益和线性度。