[发明专利]一种基于两步式的高精度低功耗SAR ADC

权利要求书

1.一种基于两步式的高精度低功耗SAR ADC，其特征在于：

包含一个K位的辅助ADC和一个N位的主ADC，K＜N，两者通过各自的SAR logic模块连通；外部输入的模拟信号接辅助ADC和主ADC各自的DAC电容阵列，转化后的N位数字码值通过主ADC的码值输出模块输出；

所述辅助ADC，包含一个辅助DAC电容阵列，一个电源电压V_H的比较器，一个辅助SARlogic模块、辅助开关控制模块和码值输出模块；

辅助DAC电容阵列对输入的模拟信号进行采样后，将DAC电容阵列的两个上极板电压输入至比较器；辅助SAR logic模块通过比较器的比较结果得到数字码值，通过码值输出模块输出数字码值至主ADC的SAR logic模块；辅助开关控制模块通过辅助SAR logic模块产生的数字码值控制DAC电容阵列的下极板开关的切换，然后通过电荷重分配原则建立新的辅助DAC上极板电压，送入比较器进行下一次比较，以实现SAR的功能；

辅助ADC的K位量化完毕后对应加载到主ADC的最高K位上；

所述主ADC由一个主DAC电容阵列，一个电源电压V_L的比较器，一个主SAR logic模块、主开关控制模块和码值输出模块组成，V_L＜V_H；

主ADC的SAR Logic模块接收辅助ADC量化完毕的K位码值，然后通过开关控制逻辑模块对主DAC电容阵列的最高K位的电容下极板开关进行切换控制，使主DAC电容阵列上极板电压重新建立；最后通过主DAC电容阵列上极板重新建立的电压对剩下的N-K位实施量化，得到N位输出码值。

2.如权利要求1所述基于两步式的高精度低功耗SAR ADC，其特征在于：所述辅助DAC电容阵列采用传统二进制的电容排布，采用Vcm-based结构的电容切换方式。

3.如权利要求1所述基于两步式的高精度低功耗SAR ADC，其特征在于：所述主DAC电容阵列使用分段电容，其高位为M位，低位为L位，N＝M+L，以降低主DAC使用电容数，采用Vcm-based结构的电容切换方式。

4.如权利要求1所述基于两步式的高精度低功耗SAR ADC，其特征在于：

具体工作流程为：

(1)在采样阶段，辅助ADC和主ADC对同一个输入信号进行采样；

(2)采样结束后，首先为K位辅助ADC的预测量化阶段，K位的辅助ADC量化码值将在辅助ADC量化完毕后，全部一起对应加载到主DAC的最高K位电容上，使得主DAC的高K位电容下极板同时切换，主DAC进行电荷重分配，建立新的DAC上极板电压；然后根据主DAC上极板重新建立的电压，继续进行K+1到N位的进一步量化，直到产生所有位的数字码值。