[发明专利]用于逐次逼近寄存器模数转换器中供电电压和/或比较器共模电压的闭环控制的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月1日递交的且题为“METHOD AND APPARATUS FOR CLOSED LOOP CONTROL OF SUPPLY AND/OR COMPARATOR COMMON MODE VOLTAGE IN A SUCCESSIVE APPROXIMATION REGISTER ANALOG TO DIGITAL CONVERTER(用于逐次逼近寄存器模数转换器中的供电电压和/或比较器共模电压的闭环控制的方法和装置)”的美国非临时申请序列号No.13/782,335的优先权，其全部内容通过援引被全部明确纳入于此。

背景技术

领域

本公开涉及用于逐次逼近寄存器(SAR)的供电电压和/或比较器共模电压的闭环控制的方法和装置。提供了用于通过控制SAR供电电压和比较器共模电压来改善SAR模数转换器(ADC)性能的方法的装置。

背景

无线通信设备正变得越来越小并且越来越强大，同样变得越来越有能力。越来越多的用户依靠无线通信设备来进行他们的许多日常活动，如检查电子邮件、访问因特网以及保持联络。这加重了这些设备的负担并要求这些设备以更高的速度处置更大量的数据。换句话说，增长的使用增加了对无线设备的带宽要求，同样也增加了对无线信号链路中使用的块的带宽要求。无线接收机一般包括低噪声放大器、混频器、基带滤波器，接着是ADC(模数转换器)。模数转换器(ADC)被用来将传入模拟信号转换成数字信号。增加无线系统的带宽要求ADC以更高的时钟速度操作。本文中所描述的方法和装置使得ADC能以更高时钟速度操作并且由此改善了无线系统的带宽。这些技术也适用于改善在其他应用中使用的ADC的性能。

逐次逼近ADC(SAR)拓扑正日益成为许多无线系统中所使用的ADC之选。其具有随较小的几何数字工艺伸缩良好的益处并且消耗的功率也比其他ADC拓扑要低。这些特征和益处使得其对于必须用低功耗来提供良好性能的移动无线和其他设备具有吸引力。提供‘N位’输出的SAR ADC必须要在一个时钟循环内一个接一个地完成N个转换。ADC完成所有N个转换所花费的时间被称为转换时间，并且随着工艺角、温度和电压而变动。控制SAR ADC的速度的电压是供电电压以及比较器共模电压。这些电压是为标称值而设计的，但是它们一般在该值上下变化。在操作包络的慢角(诸如随着极端温度而发生)，若供电电压和/或比较器共模电压低，那么SAR ADC将会放慢并且将不会操作得快到足以完成操作系统的时钟速度所要求的所有转换。当试图尽可能高地提高SAR ADC的时钟频率时，这就成为了问题。仅仅将这些电压编程得更高并不解决问题，因为增大的电压以及随机变动会引起降低的可靠性。此外，将该电压设置得更高增加了SAR ADC在其他工艺角(在那里不需要更高电压)上的功耗。ADC最终使用了比所需要的多的功率。

为了克服该问题，可以在完成所有N个转换之前使SAR转换停止。然而，这引起了准确性的损失。在其他情形中，SAR ADC的时钟速度可以被降低以容适速度上的降低。这进而会限制SAR ADC所能被用于的信号带宽。

本领域中需要用于通过自适应地控制SAR ADC中的电压(仅在SAR ADC慢时增大并且在SAR ADC快时使之保持不变或减小)来改善SAR ADC性能的方法和装置。除了改善慢角上的性能之外，本文中所描述的方法和装置同样也帮助在典型角和快角上节省功率。

概述

本文中所描述的实施例提供了用于控制对逐次逼近寄存器模数转换器的供电电压和比较器共模电压的方法。该方法包括：测量逐次逼近寄存器转换时间；将逐次逼近寄存器转换时间与期望的转换时间作比较；并且若需要，则执行对供电电压和/或比较器共模电压中至少一者的闭环调节。

一附加的实施例提供了用于控制对逐次逼近寄存器模数转换器的供电电压和比较器共模电压的装置。该装置包括共模电压和稳压器校正模块。共模电压和稳压器校正模块包括鉴频鉴相器、电荷泵，并且可包括跨导单元。