[发明专利]一种N位低功耗逐次逼近型模数转换器

摘要

本发明公开了一种N位低功耗逐次逼近型模数转换器，包括N‑1对二进制电容，其中，在采样阶段，两个电容阵列的上极板通过采样电路对输入信号进行采样；在第一次比较阶段，电容阵列的上极板断开与差分输入信号的连接，比较器对两个差分输入信号进行第一次比较，并且对应改变电容下极板电位的接法；在后续比较阶段，两个差分输入信号再次进行比较，并改变电容阵列的接法，直到最后一次比较完成。本发明的有益之处在于：电容阵列所消耗的面积得到极大的减小，同时，转换过程中的功耗也得到了优化。

主权项

一种N位低功耗逐次逼近型模数转换器，包括N‑1对二进制电容，所述N≥3，其特征在于，(一)、在采样阶段：第一电容阵列的最高位电容的下极板和第二电容阵列的最高位电容的下极板均接V_ref，其他位电容的下极板全部接GND，第一电容阵列的上极板和第二电容阵列的上极板分别接比较器的正端和负端，同时，第一电容阵列的上极板和第二电容阵列的上极板分别通过两个自举开关对两个差分输入信号进行采样，采样结束后，自举开关断开，电荷保持；(二)、在初次比较阶段：自举开关断开后，比较器正负输入端的输入信号进行比较：(1)当正向输入端的信号大于负向输入端的信号时，第一电容阵列的最高位电容的下极板由接V_ref切换到接V_cm，其他位电容保持不变，第二电容阵列的最高位电容保持不变，其他位电容由接GND切换到接V_cm；(2)当正向输入端的信号小于负向输入端的信号时，第一电容阵列的最高位电容保持不变，其他位电容由接GND切换到接V_cm，第二电容阵列最高位电容的下极板由接V_ref切换到接V_cm，其他位电容保持不变；(三)、在第二次比较阶段：(1)如果在初次比较阶段，正向输入端的信号大于负向输入端的信号，那么在第二次比较时：(i)当正向输入端的信号大于负向输入端的信号时，第一电容阵列的最高位电容的下极板由接V_cm切换到接GND，其他位电容保持不变，第二电容阵列的电容保持不变；(ii)当正向输入端的信号小于负向输入端的信号时，第一电容阵列的电容保持不变，第二电容阵列的最高位电容的下极板由接V_ref切换到接V_cm，其他位电容保持不变；(2)如果在初次比较阶段，正向输入端的信号小于负向输入端的信号，那么在第二次比较时：(i)当正向输入端的信号大于负向输入端的信号时，第一电容阵列的最高位电容的下极板由接V_ref切换到接V_cm，其他位电容保持不变，第二电容阵列的电容保持不变；(ii)当正向输入端的信号小于负向输入端的信号时，第一电容阵列的电容保持不变，第二电容阵列的最高位电容的下极板由接V_cm切换到接GND，其他位电容保持不变；(四)、在后续比较阶段：(1)当正向输入端的信号大于负向输入端的信号时，第一电容阵列的电容保持不变，第二电容阵列的对应位的上一位在原电位基础上加上一个V_cm；(2)当正向输入端的信号小于负向输入端的信号时，第一电容阵列的对应位的上一位在原电位的基础上加上一个V_cm，第二电容阵列的电容保持不变，直到最后一位电容比较完成。