[发明专利]一种低功耗12位流水线式逐次逼近模数转换器

权利要求书

1.一种低功耗12位流水线式逐次逼近模数转换器，其特征在于：包括6位子级逐次逼近模数转换器(101)、运算放大器(105)、7位子级逐次逼近模数转换器(106)和数字延迟校准单元(110)，所述6位子级逐次逼近模数转换器(101)的残差信号输出连接到运算放大器(105)的输入端，所述6位子级逐次逼近模数转换器(101)的数字信号输出至数字延迟校准单元(110)的高六位输入端，所述运算放大器(105)的输出端连接至所述7位子级逐次逼近模数转换器(106)的输入端，所述7位子级逐次逼近模数转换器(106)数字信号输出连接所述数字延迟校准单元(110)的低六位输入端，所述6位子级逐次逼近模数转换器(101)和所述7位子级逐次逼近模数转换器(106)构成两级子级逐次逼近模数转换器，所述两级子级逐次逼近模数转换器均采用全电容阵列结构，并且所述两级子级逐次逼近模数转换器之间的残差信号放大倍数减小到理论值的1/4倍；

所述6位子级逐次逼近模数转换器(101)包括可翻转采样电容阵列单元(102)、第一比较器(103)和第一寄存及逻辑控制单元(104)，所述可翻转采样电容阵列单元(102)输出的残差信号连接至运算放大器(105)的输入端，所述可翻转采样电容阵列单元(102)的输入端连接外部模拟信号输入，所述可翻转采样电容阵列单元(102)的输出端连接第一比较器(103)的输入端，所述第一比较器(103)的输出端输出控制信号至第一寄存及逻辑控制单元(104)的输入端，所述第一寄存及逻辑控制单元(104)根据所述控制信号控制可翻转采样电容阵列单元(102)，所述第一寄存及逻辑控制单元(104)的数字信号输出至数字延迟校准单元(110)的高六位输入端；

所述可翻转采样电容阵列单元(102)包括采样电容阵列(202)和翻转电容阵列(203)，所述采样电容阵列(202)分为上部分采样电容阵列和下部分采样电容阵列，所述翻转电容阵列(203)分为上部分翻转电容阵列和下部分翻转电容阵列，所述上部分采样电容阵列的下极板与上部分翻转电容阵列的下极板连接，所述上部分翻转电容阵列的下极板分别与第一比较器(204)的反相输入端和运算放大器(206)的反相输入端连接，所述下部分采样电容阵列的上极板与下部分翻转电容阵列的上极板连接，所述下部分翻转电容阵列的上极板分别与第一比较器(204)的同相输入端和运算放大器(206)的同相输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗12位流水线式逐次逼近模数转换器，其特征在于：所述7位子级逐次逼近模数转换器(106)包括采样电容阵列单元(107)、第二比较器(108)和第二寄存及逻辑控制单元(109)，所述运算放大器(105)输出的模拟信号与采样电容阵列单元(107)的输入端相连接，所述采样电容阵列单元(107)的输出信号与第二比较器(108)的输入端相连接，所述第二比较器(108)的输出端输出控制信号，并将该控制信号接入第二寄存及逻辑控制单元(109)，所述第二寄存及逻辑控制单元(109)根据所述控制信号控制采样电容阵列单元(107)，所述第二寄存及逻辑控制单元(109)的数字信号输出连接至所述数字延迟校准单元(110)的低六位输入端。

3.根据权利要求1所述的一种低功耗12位流水线式逐次逼近模数转换器，其特征在于：所述上部分采样电容阵列和下部分采样电容阵列均分别由7个电容值分别为1C、1C、2C、4C、8C、16C和32C的电容并联组成。

4.根据权利要求1所述的一种低功耗12位流水线式逐次逼近模数转换器，其特征在于：所述上部分翻转电容阵列和下部分翻转电容阵列均分别由2个电容值分别为60C和4C的电容并联组成。

5.根据权利要求2所述的一种低功耗12位流水线式逐次逼近模数转换器，其特征在于：所述采样电容阵列单元(107)包括上部分电容组和下部分电容组，所述上部分电容组的下极板均连接至第二比较器(209)的反相输入端，所述下部分电容组的上极板均连接至第二比较器(209)的同相输入端。

6.根据权利要求5所述的一种低功耗12位流水线式逐次逼近模数转换器，其特征在于：所述上部分电容组和下部分电容组均分别由8个电容值分别为1C、1C、2C、4C、8C、16C、32C和64C的电容并联组成。