[发明专利]SAR型ADC电容重分布阵列归一化桥接电容电路

说明书

SAR型ADC电容重分布阵列归一化桥接电容电路，涉及集成电路。本发明低N位电容阵列仅由N个低位电容构成，每个低位电容对应一个数据位；所述桥接电容的电容值为1个单位电容值；桥接电容和数据位电容均由X个独立的单位电容组成，X为自然数，取值由该电容所在位置确定，每个单位电容的电容值为1个单位电容值。本发明保证整个电容阵列均为单位电容，最大限度提升DA内核的转换线性度。

技术领域

本发明涉及集成电路，特别涉及高精度、低功耗A/D转换器类电路。

背景技术

SAR型ADC为目前主流高精度A/D转换器的经典设计方案，其核心单元为高精度DAC内核、比较器、数字逻辑等单元。其静态功耗主要集中在DAC内核和比较器单元，为降低静态功耗，其DAC内核多采用电容重分布阵列完成，其转换精确度主要由内部DAC内核单元决定。

由上可知，电容重分布式SAR型ADC为目前主流的低功耗、高精度A/D转换器设计方案，且内部电容重分布阵列为影响整体ADC转换线性度的核心单元。针对N位SAR型ADC而言，经典电容重分布阵列如图1所示。

由图1可知，当转换位数为12位时，其电容阵列共需单位电容个数为1+2⁰+2¹+2²+2³+···+2¹¹＝4096个，此时版图面积过大，几乎不能实现，故在针对12位以上精度低功耗SAR型A/D转换器，其电容重分布阵列多采用分段式电容进行设计，针对N+M位SAR型ADC，其经典电容重分布阵列如图2所示。

由图2可知，除桥接电容C外，其余电容均为单位电容，该结构虽可有效节约版图面积，但因桥接电容同单位电容存在严格的非整数比例关系，故而该结构的电容阵列，对电容相对精度有较高的要求。

通常工艺厂商在制造电容阵列时，若所有电容均为单位电容，每个电容自身大小以及周边环境均完全一致，所得电容阵列匹配性较高(天然匹配度可高于0.1％)；但若电容阵列中存在大小不一致的非单位电容，则因单个电容自身大小以及周边环境均不一致，所得成品中电容阵列匹配性较差(天然匹配精度可低于20％)。

综上所述，图2所示的分段电容阵列，虽可有效降低电容使用个数，但由于引入的桥接电容同阵列中其余单位电容大小不一致，故通常在工艺厂成品制作完成后，该桥接电容失配较大，从而引起整个DA内核转换线性度变差，并最终导致ADC整体转换性能变差。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，提供一种具有更高转换线性度的电容阵列电路。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，SAR型ADC电容重分布阵列归一化桥接电容电路，包括桥接电容和由数据位电容构成的低N位电容阵列、高M位电容阵列，所有数据位电容的电容值均为单位电容值的整数倍，其倍数与其数据位权重值相对应，其特征在于，所述低N位电容阵列仅由N个低位电容构成，每个低位电容对应一个数据位；所述桥接电容的电容值为1个单位电容值；桥接电容和数据位电容均由X个独立的单位电容组成，X为自然数，取值由该电容所在位置确定，每个单位电容的电容值为1个单位电容值。

本发明的有益效果是，在主体仍采用图2所示的N+M位分段式电容阵列的基础上，优化低N位电容阵列结构，使桥接电容完全由单位电容组成，保证整个电容阵列均为单位电容，最大限度提升DA内核的转换线性度。

附图说明

图1为现有技术的经典电容重分布阵列示意图。

图2为N+M位SAR型ADC经典电容重分布阵列示意图。

图3为12位SAR型ADC经典电容重分布阵列示意图。

图4为4+8位SAR型ADC经典电容重分布阵列示意图。

图5为本发明的4+8位电容重分布阵列归一化桥接电容设计方案示意图。