[发明专利]一种中等分辨率高速可配置的异步逐次逼近型模数转换器

摘要

本发明提供一种中等分辨率高速可配置的异步逐次逼近型模数转换器，包括采样网络、比较器、逐次逼近控制单元、输出锁存器和异步控制单元，所述采样网络由自举开关和差分电容阵列组成，其中差分电容阵列包括第一电容阵列和第二电容阵列，第一电容阵列和第二电容阵列由全二进制结构的电容组构成；所述比较器用于比较第一电容阵列和第二电容阵列输出的电压；所述逐次逼近控制单元完成第一电容阵列和第二电容阵列输出的电压的逐次逼近过程；所述输出锁存器锁存并输出转换完成得到的数字信号；所述异步控制单元产生比较器的时钟信号。本发明可以提高模数转换器的转换速度。

主权项

一种中等分辨率高速可配置的异步逐次逼近型模数转换器，其特征在于，包括：采样网络，包括差分电容阵列、第一自举开关和第二自举开关，所述差分电容阵列包括第一电容阵列和第二电容阵列，所述第一电容阵列中的所有电容的上极板通过所述第一自举开关与差分模拟输入信号的正向信号输入端连接，所述第一电容阵列通过所述第一自举开关对所述正向信号输入端输入的正向信号进行采样，得到正向电压，所述第二电容阵列中的所有电容的上极板通过所述第二自举开关与差分模拟输入信号的反向信号输入端连接，所述第二电容阵列通过所述第二自举开关对所述反向信号输入端输入的反向信号进行采样，得到反向电压；比较器，正向输入端与所述第一电容阵列的上极板连接，反向输入端与所述第二电容阵列的上极板连接，用于比较所述正向电压和所述反向电压，输出比较结果和比较完成信号；逐次逼近控制单元，输入端与所述比较器的输出端连接，用于根据所述比较结果控制第一电容阵列和第二电容阵列依次切换位电容，直至完成第一电容阵列的上极板和第二电容阵列的上极板的电压的逐次逼近，并控制所述第一电容阵列和第二电容阵列的所有电容的下极板在下一次采样时复位到初始值；输出锁存器，与所述逐次逼近控制单元的输出端连接，用于根据所述比较结果和比较完成信号，输出数字信号；异步控制单元，与所述逐次逼近控制单元的输出端连接，用于根据所述比较完成信号，在预定时延后产生并输出控制所述比较器关断的时钟信号；所述逐次逼近控制单元包括：第一控制单元，用于在采样阶段，控制所述第一电容阵列和第二电容阵列的最大一组位电容的下极板接地，其余位电容的下极板接电源电压，使得所述第一电容阵列的上极板通过第一自举开关对所述正向信号输入端输入的正向信号进行采样，得到正向电压，第二电容阵列的上极板通过第二自举开关对所述反向信号输入端输入的反向信号进行采样，得到反向电压；第二控制单元，用于在初次比较阶段，控制所述第一电容阵列的上极板断开与正向信号输入端的连接，控制第二电容阵列的上极板断开与反向信号输入端的连接，并在所述比较器输出的比较结果为正向电压小于反向电压时，控制第一电容阵列的最大一组位电容的下极板由接地切换为接电源电压，第二电容阵列的最大一组位电容的下极板的接法不变；在所述比较器输出的比较结果为正向电压大于反向电压时，控制第二电容阵列的最大一组位电容的下极板由接地切换为接电源电压，第一电容阵列的最大一组位电容的下极板的接法不变；第三控制单元，用于后续比较阶段，控制所述第一电容阵列和第二电容阵列的从第二大组位电容开始执行下述切换过程，直至切换到最小的一组位电容：在所述比较器输出的比较结果为正向电压大于反向电压时，控制所述第一电容阵列的当前切换到的位电容下极板由电源电压切换为接地，第二电容阵列的位电容接法不变；在所述比较器输出的比较结果为正向电压小于反向电压时，控制所述第一电容阵列的位电容接法不变，第二电容阵列的当前切换到的位电容的下极板由电源电压切换为接地。