[发明专利]无余量电压采集的无源噪声整形逐次逼近模数转换器

说明书

本发明提出无余量电压采集的无源噪声整形逐次逼近模数转换器，所述模数转换器包括采样开关、采样电容阵列C_DAC，无源积分模块、双输入端比较器和SAR逻辑元件；工作时，输入信号V_ip、V_in通过采样开关与二进制电容阵列的顶极板相连，二进制电容阵列的底极板则通过电容阵列切换开关与参考电压V_cm、V_rp、V_rn相连，二进制电容阵列的顶极板还通过积分开关与积分电容C_INT顶极板相连，积分电容C_INT的底极板直接与共模电压V_cm相连接，积分电容C_INT顶极板还直接与双输入端比较器的正极输入端、负极输入端相连，双输入端比较器的输出端与SAR逻辑元件的输入端相连，SAR逻辑元件的输出端与电容阵列切换开关相连；本发明降低了模数转换器的功耗，提升了模数转换器的精度。

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其是无余量电压采集的无源噪声整形逐次逼近模数转换器。

背景技术

随着集成电路工艺演进和市场低功耗的需求，更高精度和更低功耗的模数转换器成为了研究热点，其中噪声整形逐次逼近型模数转换器就是实现此目的的一类模数转换器。目前存在的噪声整形逐次逼近型模数转换器分为有源和无源两大类，其中无源相对于有源具有更低功耗，更符合工艺演进方向的优点，但是存在积分衰减导致整形效果差，往往又需要额外的余量电压采集电容和积分电容，从而需要多输入对比较器，此类比较器尺寸大，功耗大，回踢噪声大，不易实现高精度和低功耗的设计目标。另外目前已经存在的基于双输入比较器的无源噪声整形逐次逼近型模数转换器，需要余量电压采集不仅会带来余量电压采集时的衰减问题，还会导致模数转换周期增加，不利于模数转换器的高速设计；而目前已存在的无需余量电压采集的无源噪声整形模数转换器，则需要多输入对比较器，具有功耗大，回踢噪声大，精度低，难以提高模数转换器精度的问题。

发明内容

本发明提出无余量电压采集的无源噪声整形逐次逼近模数转换器，解决了因为余量电压采集带来的积分衰减和模数转换时间增加的问题以及多输入对比较器带来的高功耗、大尺寸、高回踢噪声的问题，降低了模数转换器的功耗，提升了模数转换器的精度。

本发明采用以下技术方案。

无余量电压采集的无源噪声整形逐次逼近模数转换器，所述模数转换器包括采样开关（1）、采样电容阵列C_DAC(2)，无源积分模块（3）、双输入端比较器（4）和SAR逻辑元件（5）；所述采样电容阵列C_DAC包括电容阵列切换开关（6）和二进制电容阵列（7）；所述无源积分模块包含积分开关（8）和积分电容C_INT（9）；

所述转换器工作时，输入信号V_ip、V_in通过采样开关与二进制电容阵列的顶极板相连，二进制电容阵列的底极板则通过电容阵列切换开关与参考电压V_cm、V_rp、V_rn相连，二进制电容阵列的顶极板还通过积分开关与积分电容C_INT顶极板相连，积分电容C_INT的底极板直接与共模电压V_cm相连接，积分电容C_INT顶极板还直接与双输入端比较器的正极输入端、负极输入端相连，双输入端比较器的输出端与SAR逻辑元件的输入端相连，SAR逻辑元件的输出端与电容阵列切换开关相连；

所述转换器工作时，其双输入端比较器在完成二进制电容阵列的最后一位比较后，把部分余量电压电荷存储于积分电容处参与下次采样值的模数转换。

所述模数转换器工作时，其工作方法具体为：