[发明专利]优化电容阵列面积的SAR ADC比较电路及其开关控制方法

权利要求书

1.一种优化电容阵列面积的SAR ADC比较电路，其特征在于：包括采样开关S0、电容阵列、开关阵列、正电阻串阵列、负电阻串阵列和比较器；所述电容阵列由n个容值相同的单位电容构成，所述开关阵列由n-1个一刀双掷开关构成，为序号1～n-1单位电容的下极板提供电位切换；正、负电阻串阵列均包括多个串联的单位电阻，正电阻串阵列的一端接地，另一端接使能开关后再接峰值电压VP，负电阻串阵列一端接地，另一端接使能开关后再接入谷值电压VN，VP＝-VN；正、负电阻串阵列分别为序号1～n-1的单位电容下极板提供正、负基准电压；所有单位电容的上级板接比较器的“-”输入端，比较器的“+”输入端接地，序号0的单位电容下级板接地，n表示逐次逼近型模型模数转换器的量化精度。

2.根据权利要求1所述的优化电容阵列面积的SAR ADC比较电路，其特征在于：所述采样开关S0的一端接输入信号Vin，另一端接电容阵列的上极板。

3.根据权利要求1所述的优化面积的SAR ADC电容阵列，其特征在于：序号1～n-1的单位电容均被分为大小相同的两个小电容，从而按序号1～n-1形成两组小电容，每组小电容均对应有一个开关阵列；正电阻串阵列为序号1～n-1的小电容依次提供大小为Vrefp，2¹Vrefp，…，2^(n-3)Vrefp，2^(n-2)Vrefp的正基准电压，负电阻串阵列为序号为1～n-1小电容依次提供大小为Vrefn，2¹Vrefn，…，2^(n-3)Vrefn，2^(n-2)Vrefn的负基准电压，由单刀双掷开关选择其对应位置的小电容连接对应大小的正基准电压或者负基准电压。

4.根据权利要求3所述的优化电容阵列面积的SAR ADC比较电路，其特征在于：正、负电阻串阵列的电阻总数量均为：N＝2^n-2+1。

5.根据权利要求3所述的优化电容阵列面积的SAR ADC比较电路，其特征在于：对于正电阻串阵列，Vrefp＝IR，…，2^n-2Vrefp＝2^n-2IR；对于负电阻串阵列，Vrefn＝I'R，…，2^n-2Vrefn＝2^n-2I'R；R表示电阻的阻值。

6.一种优化电容阵列面积的SAR ADC比较电路的开关控制方法，其特征在于，包括：

1)采样阶段

当电容阵列处于采样状态时，采样开关S0导通，电容阵列中每个电容的上极板接输入信号Vin，其中一组小电容按序号1～n-1依次接正基准电压Vrefp，2¹Vrefp，…，2^(n-3)Vrefp，2^(n-2)Vrefp；另一组小电容按序号1～n-1依次接负基准电压Vrefn，2¹Vrefn，…，2^(n-3)Vrefn，2^(n-2)Vrefn；当采样完成后，采样开关S0关断；

2)比较阶段

比较器对采样结果进行第一次比较，第一次比较完成后，比较器的输出信号控制最高位电容，即序号n-1单位电容处开关的切换，如果比较器的输出为0，组成最高位电容的两个小电容都接基准电压2^(n-2)Vrefn，如果比较器的输出为1，组成最高位电容的两个小电容都接基准电压2^(n-2)Vrefp，其他开关保持上一个状态；

最高位开关切换完成后，比较器开始第二次比较器，第二次比较完成后，比较器的输出信号次高位电容，即序号n-2单位电容处开关的切换，如果比较器的输出为0，组成次高位电容的两个小电容都接基准电压2^(n-3)Vrefn，如果比较器的输出为1，组成次高位电容的两个小电容都接基准电压2^(n-3)Vrefp，其他开关保持上一个状态，以此类推，直到控制最低位电容，即序号1单位电容处的开关完成相应的切换，完成一个逐次逼近过程。