[发明专利]一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器

说明书

本发明涉及一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器，包括：采样开关(1)、差分电容阵列(2)、比较器(3)、逻辑控制电路(4)；其中，所述采样开关(1)电连接所述差分电容阵列(2)和所述比较器(3)；所述差分电容阵列(2)电连接所述比较器(3)和所述逻辑控制电路(4)；所述比较器(3)电连接所述逻辑控制电路(4)。本发明实施例通过电容串并联结构替代了差分电容阵列中的最低位电容，同时移除第一阵列的最高位电容，得到新型非对称C‑2C差分电容结构，节约了约3/4电容，且当适用数模转换器的位数越高电容节约越逼近3/4，同时，通过开关控制时序的切换方案，进一步降低了功耗。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器。

背景技术

逐次逼近型模数转换器(SAR ADC，successive approximation register Analogto Digital)，是在每一次转换过程中，通过遍历所有的量化值并将其转化为模拟值，将输入信号与其逐一比较，最终得到要输出的数字信号。由于逐次逼近型模数转换器的结构简单，功耗低等优点，因此，SAR ADC在可穿戴设备和医疗器械等低功耗需求领域被广泛采用。

目前，SAR ADC通常用于中低速中等精度的模数转换器，而且，随着动态比较器和CMOS工艺的发展，比较器和数字控制逻辑电路消耗越来越小，所以SAR ADC的整体功耗主要来自于电容阵列切换功耗和复位功耗。但是，由于SAR ADC中电容阵列面积随量化精度呈指数增长，而且采样电路中运放的限制无法驱动庞大的电容，导致了SAR ADC的精度无法做到很高，且较大的电容面积，引起功耗的增加。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于非对称型差分电容阵列的逐次逼近型模数转换器，包括：采样开关，差分电容阵列，比较器，逻辑控制电路；其中，

所述采样开关电连接所述差分电容阵列和所述比较器；

所述差分电容阵列电连接所述比较器和所述逻辑控制电路；

所述比较器电连接所述逻辑控制电路。

在本发明的一个实施例中，所述采样开关包括：电压端、第一采样上举开关和第二采样上举开关，其中，

所述电压端电连接所述差分电容阵列；

所述第一采样上举开关分别电连接所述差分电容阵列和所述比较器；

所述第二采样上举开关分别电连接所述差分电容阵列和所述比较器。

在本发明的一个实施例中，所述电压端包括：共模电压端、参考电压端和接地端；其中，所述参考电压端为电源电压，所述共模电压端电压值为所述参考电压端电压值的一半，接地端电压为地电压。

在本发明的一个实施例中，所述差分电容阵列包括第一电容阵列、第二电容阵列、第一开关组和第二开关组；其中，

所述第一电容阵列的电容上极板电连接所述比较器的正相输入端；

所述第一电容阵列的电容下极板通过所述第一开关组选择性电连接所述电压端；

所述第二电容阵列的电容上极板电连接所述比较器的反相输入端；

所述第二电容阵列的电容下极板通过所述第二开关组选择性电连接所述电压端。

在本发明的一个实施例中，所述第一电容阵列包括：第一电容组、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容和第七电容；其中，