[实用新型]一种逐次逼近型模数转换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种逐次逼近型模数转换器。

背景技术

逐次逼近型模数转换器结构简单、功耗低和面积小，广泛应用于无线传感器、植入式医学器件等对功耗和面积要求高的领域。电容阵列在逐次逼近型模数转换器中所占面积和能耗都很大。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种逐次逼近型模数转换器，降低电容阵列开关能耗，减少电容阵列面积，降低芯片制作成本，提高经济效益。

本实用新型是这样实现的：一种逐次逼近型模数转换器，包括正向输入电压、负向输入电压、比较器、采样开关S_P、采样开关S_N、电容阵列以及逐次逼近寄存器控制逻辑电路，所述比较器输出端连接至所述逐次逼近寄存器控制逻辑电路，所述比较器的正向输入端通过采样开关S_P连接至正向输入电压，所述比较器的负向输入端通过采样开关S_N连接至负向输入电压；

电容阵列包括正向电容阵列以及负向电容阵列，所述正向电容阵列包括两个第一电容，每个所述第一电容上极板连接至比较器的正向输入端，每个所述第一电容下极板通过开关选择连接参考电压V_REF、V_CM以及gnd；所述负向电容阵列包括MSB电容阵列以及LSB电容阵列，所述MSB电容阵列由二进制权重电容构成，所述MSB电容阵列包括N-2个第二电容，所述LSB 电容阵列由二进制权重电容构成，所述LSB电容阵列包括N-2个第二电容，所述N为逐次逼近型模数转换器的精度，所述电容的最大值为2^N-4单位电容；每个所述第二电容的上极板连接至比较器的负向输入端，每个所述第二电容的下极板通过开关选择连接参考电压V_REF、V_CM以及gnd。

进一步地，所述V_REF＝2V_CM，gnd＝0V。

进一步地，所述第一电容的值为C，所述C为单位电容。

进一步地，所述第二电容的最大值为2^N-4C，所述C为单位电容。

本实用新型的优点在于：本实用新型一种逐次逼近型模数转换器及其开关方法，降低电容阵列开关能耗，减少电容阵列面积，降低芯片制作成本，提高经济效益；在同等精度下，与10位传统结构相比，电容面积减少了87.4 ％，开关过程中产生的功耗减少了99.23％。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为四位逐次逼近型模数转换器结构图；

图2为四位逐次逼近型模数转换器第一次开关切换工作原理图；

图3为四位逐次逼近型模数转换器第二次开关切换工作原理图；

图4为四位逐次逼近型模数转换器第三次开关切换工作原理图；

图5为四位逐次逼近型模数转换器第四次开关切换工作原理图；

图6为十位逐次逼近型模数转换器转换过程中开关功耗随输出码变化的MATLAB仿真结果。

具体实施方式

本实用新型逐次逼近型模数转换器，包括正向输入电压、负向输入电压、比较器、采样开关S_P、采样开关S_N、电容阵列以及逐次逼近寄存器控制逻辑电路，所述比较器输出端连接至所述逐次逼近寄存器控制逻辑电路，所述比较器的正向输入端通过采样开关S_P连接至正向输入电压，所述比较器的负向输入端通过采样开关S_N连接至负向输入电压；

电容阵列包括正向电容阵列以及负向电容阵列，所述正向电容阵列包括两个第一电容，每个所述第一电容上极板连接至比较器的正向输入端，每个所述第一电容下极板通过开关选择连接参考电压V_REF、V_CM以及gnd；所述负向电容阵列包括MSB电容阵列以及LSB电容阵列，所述MSB电容阵列由二进制权重电容构成，所述MSB电容阵列包括N-2个第二电容，所述LSB 电容阵列由二进制权重电容构成，所述LSB电容阵列包括N-2个第二电容，所述N为逐次逼近型模数转换器的精度，所述电容的最大值为2^N-4单位电容；每个所述第二电容的上极板连接至比较器的负向输入端，每个所述第二电容的下极板通过开关选择连接参考电压V_REF、V_CM以及gnd。