[发明专利]混合逐次逼近型寄存器模数转换器及执行模数转换的方法

说明书

本发明涉及混合SAR‑ADC，该SAR‑ADC使用基于电压的信号处理和基于时间的信号处理的组合来将模拟输入信号转换为数字输出信号。在一些实施例中，混合SAR‑ADC具有基于电压的信号处理元件，该基于电压的信号处理元件配置为将模拟输入信号转换为具有多个MSB的第一数字信号并且从输入电压和第一数字信号生成残余电压。电压‑时间转换元件配置为将残余电压转换为时域表示。基于时间的信号处理元件配置为将时域表示转换为包括多个LSB的第二数字信号。通过使用基于电压的信号处理来确定多个MSB并且使用基于时间的信号处理来确定多个LSB，混合SAR‑ADC能够实现低功率和紧凑的面积。本发明还提供了另一种混合逐次逼近型寄存器模数转换器以及执行模数转换的方法。

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，涉及混合逐次逼近型寄存器模数转换器及执行模数转换的方法。

背景技术

模数转换器(ADC)是将模拟输入信号转换为数字输出信号的器件，其中，数字输出信号包括表示模拟输入信号的振幅的比特位的序列。ADC通常具有模拟参考电压或电流，并且模拟输入信号与该模拟参考电压或电流比较。数字输出信号指示参考电压的哪些部分是模拟输入信号的振幅。现代数字电子系统广泛使用模数转换器(ADC)来将模拟信号转换为数字电子系统能够使用的数字信号。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种混合逐次逼近型寄存器(SAR)模数转换器(ADC)，包括：基于电压的信号处理元件，配置为将模拟输入信号转换为具有多个最高有效比特位的第一数字信号并且基于第一数字信号生成残余电压；电压-时间转换元件，配置为将残余电压转换为时域表示；以及基于时间的信号处理元件，配置为将时域表示转换为包括多个最低有效比特位的第二数字信号。

根据本发明的另一个方面，一种混合逐次逼近型寄存器(SAR)模数转换器(ADC)，包括：SAR逻辑单元，配置为基于具有从残余电压与接地电势的比较确定的值的比较信号来生成第一数字信号；电容式数模转换器(CDAC)，配置为接收第一数字信号，并且基于第一数字信号的值来输出DAC电压；算术单元，配置为通过采用输入电压与DAC电压的差值来生成残余电压；放电电流源，耦合至算术单元的输出端并且配置为选择性地生成使位于电容式数模转换器内的多个电容器放电的放电电流；电压-时间转换元件，耦合至算术单元并且配置为生成残余电压的时域表示；以及时间-数字转换元件，配置为将时域表示转换为具有多个最低有效比特位的第二数字信号。

根据本发明的又一方面，一种执行模数转换的方法，包括：对模拟输入信号进行采样以确定输入电压；基于输入电压与DAC电压的差值来确定残余电压；从残余电压确定包括多个最高有效比特位(MSB)的第一数字信号；将残余电压转换为时域表示；以及将时域表示转换为包括多个最低有效比特位(LSB)的第二数字信号。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。

图1示出了混合逐次逼近型寄存器(SAR)模数转换器(ADC)的一些实施例的框图。

图2示出了混合SAR-ADC的一些附加的实施例。

图3示出了说明图2的混合SAR-ADC的操作的时序图的一些实施例。

图4示出了混合SAR-ADC内的基于电压的信号处理元件的更加详细的实施例。

图5示出了混合SAR-ADC内的基于时间的信号处理元件的更加详细的实施例。

图6A至图6B示出了所公开的混合SAR-ADC内的电压-时间转换元件的更加详细的实施例。

图7示出了使用基于电压的信号处理和基于时间的信号处理来执行模数转换的方法的一些实施例的流程图。

具体实施方式