[发明专利]电容阵列、匹配方法及其逐次逼近型模数转换器

说明书

本申请公开了一种电容阵列、匹配方法及其逐次逼近型模数转换器，电容阵列包括多个电容单元，位于中心区域；多个第一虚拟电容单元，环绕设置在多个电容单元外围，第一虚拟电容单元的第一电极和第二电极接地；多个第二虚拟电容单元，环绕设置在多个电容单元外围，第二虚拟电容单元位于第一虚拟电容单元和电容单元之间，第二虚拟电容单元的第一电极和第二电极悬空，部分电容单元的第一电极条延伸至与部分电容单元相邻的第二虚拟电容单元中。在提升由多个电容单元构成的采样电容阵列的不同位置处电容值的一致性的情况下，还降低了延伸出电容单元的第一电极条与第一虚拟电容单元之间的寄生电容。并相应提升了逐次逼近暂存器模拟数字转换器的精度。

技术领域

本申请涉及集成电路设计的技术领域，并且更具体地涉及电容阵列、匹配方法及其逐次逼近型模数转换器。

背景技术

逐次逼近暂存器(Successive Approximation Register，SAR)模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)具有低功耗、小尺寸等特点，得到了广泛的应用。逐次逼近暂存器模拟数字转换器是一种基于二进制逼近搜索算法的模数转换器，通过采用二进制加权的电容阵列对基准电压进行衰减，进而实现对电容阵列上的总电荷进行二元划分的目的。

电容阵列中包括大量电容器，对于二进制加权的电容阵列而言，最小单元的位电容为单一电容单元，次小单元的位电容包括两个电容单元，其次依次包括四个电容单元、…、直到包括2^n-1个电容单元，其中n为逐次逼近暂存器模拟数字转换器的比特分辨率。目前传统的电容阵列中，电容单元的正电极被负电极包围设置，会导致位于电容阵列不同位置处的电容值不一致，进而降低了逐次逼近暂存器模拟数字转换器的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电容阵列、匹配方法及其逐次逼近型模数转换器，以解决因位于电容阵列不同位置处的电容值存在差异造成的电容阵列中电容失配、逐次逼近暂存器模拟数字转换器的精度下降的技术问题。

根据本发明的第一方面，提供一种电容阵列，包括：

多个电容单元，位于中心区域，各所述电容单元包括极性相反的第一电极条和第二电极条；

多个第一虚拟电容单元，环绕设置在所述多个电容单元外围，所述第一虚拟电容单元的第一电极和第二电极接地；

多个第二虚拟电容单元，环绕设置在所述多个电容单元外围，所述第二虚拟电容单元位于所述第一虚拟电容单元和所述电容单元之间，所述第二虚拟电容单元的第一电极和第二电极悬空，

其中，部分电容单元的第一电极条延伸至与所述部分电容单元相邻的所述第二虚拟电容单元中。

在一个实施例中，所述部分电容单元包括位于所述中心区域最外围的所述电容单元。

在一个实施例中，所述第二虚拟电容单元包括层叠且对立设置的第一电极和第二电极，延伸至所述第二虚拟电容单元中的电容单元的第一电极条与所述第二虚拟电容单元的第一电极和第二电极层叠设置，且位于所述第二虚拟电容单元的第一电极和第二电极之间。

在一个实施例中，所述电容阵列还包括位于电容阵列空缺处的所述第一虚拟电容单元或所述第二虚拟电容单元。

在一个实施例中，所述多个电容单元、多个第一虚拟电容单元、以及多个第二虚拟电容单元之间对称地排列于水平或者垂直方向，所述电容单元与所述第一虚拟电容单元之间至少设置有一个所述第二虚拟电容单元。

在一个实施例中，所述电容单元、所述第一虚拟电容单元和所述第二虚拟电容单元的结构相同。

在一个实施例中，所述第一电极条为正电极，所述第二电极条为负电极。

第二方面，本发明实施例提供一种电容阵列的匹配方法，包括：