[发明专利]一种Pipeline SAR-ADC电路结构

说明书

本发明公开了一种Pipeline SAR‑ADC电路结构，包括前级采样比较电路、后级采样比较电路、数字逻辑控制模块及两个寄存器模块，其中，前级采样比较电路包括第一比较器、第一开关、第二开关、m条前级正端比较支路及m条前级负端比较支路。后级采样比较电路包括第二比较器、第三开关、第四开关、n条后级正端比较支路及n条后级负端比较支路。第一比较器的输出端连接数字逻辑控制模块的前m位输入接口，第二比较器的输出端连接数字逻辑控制模块的后n位输入接口。一个寄存器模块的输入接口与数字逻辑控制模块的前m位数字接口连接，另一个寄存器模块的输入接口与数字逻辑控制模块的后n位数字接口连接。本发明使用元器件少，便于实现，能提升输出速率和分辨率。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体是一种Pipeline SAR-ADC电路结构。

背景技术

模数转换器(ADC)作为将模拟信号转换成数字信号的关键器件，在航空航天与防务、汽车应用、软件无线电、消费电子、视频监控与图像采集、雷达通信等领域发挥着至关重要的作用。随着现代技术的不断发展，这些领域对速度和分辨率的要求不断提升，对模数转换器的要求也越来越高。

传统的模数转换器常常采用Pipeline-ADC和SAR-ADC两种结构，其中，Pipeline-ADC结构应用时存在以下缺点：第一、Pipeline-ADC受电容失配的影响较大，这导致Pipeline-ADC分辨率受到很大的限制；第二，Pipeline-ADC需要配备误差修正模块，这会增加ADC的功耗和面积，限制其在工业控制等领域的应用。SAR-ADC结构应用时存在以下缺点：因SAR-ADC采用逐渐逼近式的电压比较方法，导致其无法运用在高速的环境中，即SAR-ADC的采样速率低。

发明内容

本发明的目的在于解决传统模数转换器存在分辨率低和采样速率低的问题，提供了一种Pipeline SAR-ADC电路结构，其具有Pipeline和SAR-ADC结构结合的优点，能提升输出速率和分辨率。

本发明解决上述问题主要通过以下技术方案实现：一种Pipeline SAR-ADC电路结构，包括前级采样比较电路、后级采样比较电路、数字逻辑控制模块及寄存器模块，所述前级采样比较电路包括第一比较器、第一开关、第二开关、m条前级正端比较支路及m条前级负端比较支路，所述第一开关一端用于输入差分电压，其另一端与第一比较器同相输入端连接；所述第二开关一端用于输入差分电压，其另一端与第一比较器反相输入端连接；

所述后级采样比较电路包括第二比较器、第三开关、第四开关、n条后级正端比较支路及n条后级负端比较支路，所述第三开关一端连接于第一比较器同相输入端与第一开关之间的线路上，用于输入差分式残差电压，其另一端与第二比较器同相输入端连接；所述第四开关一端连接于第一比较器反相输入端与第二开关之间的线路上，用于输入差分式残差电压，其另一端与第二比较器反相输入端连接；

所述第一比较器的输出端连接数字逻辑控制模块的前m位输入接口，所述第二比较器的输出端连接数字逻辑控制模块的后n位输入接口；所述寄存器模块的数量为两个，一个寄存器模块的输入接口与数字逻辑控制模块的前m位数字接口连接，另一个寄存器模块的输入接口与数字逻辑控制模块的后n位数字接口连接；其中，m和n均为大于或等于1的正整数；

所述前级正端比较支路、前级负端比较支路、后级正端比较支路及后级负端比较支路均包括一个电容及与该电容同一端连接的三个开关，三个所述的开关相对连接电容端的另一端分别用于输入高参考电压、低参考电压、高低参考电压的共模电压；m条所述的前级正端比较支路中电容相对连接开关端的另一端连接于第一比较器同相输入端，m条所述的前级负端比较支路中电容相对连接开关端的另一端连接于第一比较器反相输入端，n条所述的后级正端比较支路中电容相对连接开关端的另一端连接于第二比较器同相输入端，n条所述的后级负端比较支路中电容相对连接开关端的另一端连接于第二比较器反相输入端。