[发明专利]双通道时分交织结构异步逐次比较型模数转换器

说明书

技术领域

本发明属于模数或者数模转换器领域，具体涉及一种双通道时分交织结构异步逐次比较型模数转换器。

背景技术

近年来，随着移动互联端的发展，一方面需要降低器件功耗以延长移动设备的待机使用时间，另一方面系统通信又要求元器件有更高的速度，结合科研产业界的最新动态来看，具有高速低功耗性能的模数转换器越来越成为工业应用的关注重点。

传统逐次比较型模数转换器结构如图1所示，逐次比较型模数转换器一贯被认为是低速、高精度的模数转换器结构。它完成一次数据转换需要多个时钟周期，一般N位的模数转换器需要多于N个时序周期才可以完成量化，同时逐次比较型模数转换器模拟模块中不使用运算放大器，因此该类型的模数转换器具有低功耗的特点；此外逐次比较型模数转换器可以处理电源电压范围内的模拟输入信号，这样可以有效的提高输入信号幅度，实现较高的信噪比。这些优点都是逐次比较型模数转换器成为关注热点的原因。

图1中的传统逐次比较型模数转换器的工作原理是：首先，输入信号被采样保持电路采样，为了实现精确的采样建立，这个采样过程可以包括2-3个内部时钟周期；然后，这个采样信号被用来与电容阵列的输出进行比较，事实上电容阵列包含了采样的功能以及将比较数字值转换为模拟电压的功能。在输入信号存储在电容阵列以后量化转换就开始，寄存器中的最高位MSB被首先置于1其余的码值置于0，电容阵列输出产生的电压是参考电压的中间电平位置。由比较器来判断输入信号和参考电压中间电平的相对关系，决定是保持MSB高电平还是重置。显而易见，当采样信号高于中间参考电平时最高位MSB保持为1，低于中间参考电平时最高位MSB被重置为0。相同的判断在MSB-1位到LSB位依次进行，最终完成全部编码的确定。

在逐次比较型模数转换器中所采用的传统电容阵列如图2所示。本申请的发明人研究发现，图2所示的电容阵列由于采用单一的参考电压，因此其电容阵列的电容值由LSB位所对应的电容向MSB位所对应的电容是逐级按照2的倍数递增的，因此在位数逐渐增多时候，受限于LSB位对应的电容大小会导致MSB位对应的电容很大，这会限制整个模数转换器的速度，因而综合比较来看，电容阵列的建立速度成为影响逐次比较型模数转换器性能指标的主要因素之一。

发明内容

针对传统逐次比较型模数转换器中电容阵列的电容值由LSB位所对应的电容向MSB位所对应的电容是逐级按照2的倍数递增的，在位数逐渐增多时候，受限于LSB位对应的电容大小会导致MSB位对应的电容很大，这会限制整个模数转换器的速度的技术问题，本发明提供一种双通道时分交织结构异步逐次比较型模数转换器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双通道时分交织结构异步逐次比较型模数转换器，包含时分交织异步逐次比较单元，该时分交织异步逐次比较单元包括采样开关S₁₀和S₂₀，电容阵列C₁和电容阵列E₁，启动单元F₁、F₂、…、F_n，切换开关SW₁、SW₂、SW₃、SW₄、…、SW_2n-1、SW_2n，比较器A₁、A₂、…、A_n，寄存器B₁、B₂、…、B_n，寄存器D₁、D₂、…、D_n，重置单元G₁和G₂；其中，

外部输入信号V_in通过采样开关S₁₀与电容阵列C₁的TOP₁～TOP_n接口端相连，并通过采样开关S₂₀与电容阵列E₁的TOP₁～TOP_n接口端相连，同时采样开关S₁₀接受外部时钟CK₁控制进行采样，采样开关S₂₀接受外部时钟CK₂控制进行采样；